1. Introduktion till systemteori.

2. Systemets koncept och egenskaper.

3. Delar av klassificering av system.

4. Konceptet med ett systematiskt tillvägagångssätt.

5. Systemanalys av transportsystem.

Allmän systemteori(systemteori) - ett vetenskapligt och metodologiskt koncept för studiet av objekt som är system. Det är nära relaterat till det systematiska tillvägagångssättet och är en specifikation av dess principer och metoder. Den första versionen av den allmänna systemteorin lades fram av Ludwig von Bertalanffy. Dess huvudidé är att erkänna isomorfismen i de lagar som styr systemobjektens funktion.

Ämnet för forskning inom denna teori är studiet av:

olika klasser, typer och typer av system;

grundläggande principer och beteendemönster för system (till exempel flaskhalsprincipen);

processer för funktion och utveckling av system (till exempel jämvikt, evolution, anpassning, infralångsamma processer, transienta processer).

Inom gränserna för systemteorin betraktas egenskaperna hos varje komplext organiserad helhet genom prismat av fyra grundläggande bestämmande faktorer:

systemanordning;

dess sammansättning (delsystem, element);

det nuvarande globala tillståndet för systemkonditionering;

en miljö inom vars gränser alla dess organiseringsprocesser är utplacerade.

I undantagsfall, förutom studiet av dessa faktorer (struktur, sammansättning, tillstånd, miljö), är storskaliga studier av organiseringen av delar av de lägre strukturell-hierarkiska nivåerna, det vill säga systeminfrastrukturen. godtagbar.

Allmän systemteori och annan systemvetenskap

Von Bertalanffy trodde själv att följande vetenskapliga discipliner har (något) gemensamma mål eller metoder med systemteori:

Cybernetik är vetenskapen om allmänna mönster ledningsprocesser och informationsöverföring i olika system, oavsett om det är maskiner, levande organismer eller samhälle.

Informationsteori är ett avsnitt av tillämpad matematik som axiomatiskt definierar begreppet information, dess egenskaper och etablerar begränsande samband för dataöverföringssystem.

Spelteori som analyserar, inom ramen för en speciell matematisk apparat, den rationella konkurrensen mellan två eller flera motsatta krafter för att uppnå maximal vinst och minimal förlust.

Beslutsteori som analyserar rationella val inom mänskliga organisationer.

Topologi som inkluderar icke-metriska områden som nätverksteori och grafteori.

Faktoranalys, det vill säga procedurer för att identifiera faktorer i multivariabla fenomen inom sociologi och andra vetenskapliga områden.

Figur 1.1 - Systemologistruktur

Allmän systemteori i snäv mening, som försöker härleda från allmänna definitioner av begreppet "system" ett antal begrepp som är karakteristiska för organiserade helheter, såsom interaktion, summa, mekanisering, centralisering, konkurrens, finalitet, etc., och tillämpa dem till specifika fenomen.

Tillämpad systemvetenskap

Det är vanligt att peka ut ett samband av systemteori inom olika tillämpade vetenskaper, ibland kallade systemvetenskaper eller systemvetenskap. Inom tillämpad systemvetenskap särskiljs följande områden:

Systemteknik, det vill säga vetenskaplig planering, design, utvärdering och konstruktion av människa-maskin-system.

Operationsforskning, det vill säga vetenskaplig ledning befintliga system människor, maskiner, material, pengar osv.

Ingenjörspsykologi (Eng. Human Engineering).

Kurt Lewins fältbeteendeteori.

SMD-metod, utvecklad i Moskvas metodologiska cirkel av G. P. Shchedrovitsky, hans studenter och kollegor.

Wolf Merlins teori om integral individualitet, baserad på Bertalanffys teori.

Grensystemteorier (specifik kunskap om olika typer av system) (exempel: teori om mekanismer och maskiner, teori om tillförlitlighet

Systemet(från annan grekisk σύστημα - en helhet som består av delar; samband) - en uppsättning element som står i relationer och förbindelser med varandra, vilket bildar en viss integritet, enhet.

Enligt Bertrand Russell: "En uppsättning är en samling av olika element, tänkt som en helhet"

System - en uppsättning element som är sammankopplade

och relationer med varandra, och bildar en viss enhet

egendom, integritet.

Egenskapen hos systemet bestäms inte bara och av flera element

Kamrat till dess beståndsdelar hur mycket arten av förhållandet mellan dem.

System kännetecknas av en sammankoppling med omgivningen, i förhållande till

som systemet visar sin integritet för. Att försäkra

Integritet kräver att systemet har tydliga gränser.

System kännetecknas av en hierarkisk struktur, d.v.s. varje

element i systemet är i sin tur ett system, liksom alla

systemet är mer en del av systemet hög nivå.

Element- gränsen för uppdelningen av systemet i termer av aspekten av hänsyn, lösningen av ett specifikt problem, målet.

Förbindelse– Begränsning av graden av frihet för beståndsdelar. De kännetecknas av riktning (riktad, icke-riktad), styrka (stark, svag), karaktär (underordning, generation, jämlik, kontroll).

Strukturera speglar vissa relationer, den relativa positionen för komponenterna i systemet, dess enhet (struktur).

Begrepp som kännetecknar systemets funktion och utveckling:

Ett tillstånd är ett omedelbart fotografi, en "bit" av systemet, ett stopp i dess utveckling.

Beteende är ett sätt att flytta från ett tillstånd till ett annat. (sid. 30)

Jämvikt är förmågan hos ett system att i frånvaro av yttre störande influenser (eller under konstant påverkan) bibehålla sitt tillstånd under en godtyckligt lång tid.

Stabilitet är förmågan hos ett system att återgå till ett jämviktstillstånd efter att det har förts fram av yttre (inre om det finns aktiva element i systemet) störande påverkan.

Utveckling är en process som syftar till att förändra materiella och andliga föremål för att förbättra dem.

Under utveckling brukar förstå:

öka komplexiteten i systemet;

förbättring av anpassningsförmågan till yttre förhållanden (till exempel utvecklingen av organismen);

ökning av omfattningen av fenomenet (till exempel utvecklingen dålig vana, naturkatastrof);

kvantitativ tillväxt av ekonomin och kvalitativ förbättring av dess struktur;

sociala framsteg.

Iskander Khabibrakhmanov skrev material om teorin om system, principerna för beteende i dem, relationer och exempel på självorganisering för kolumnen "Spelmarknad".

Vi bor i komplex värld och vi förstår inte alltid vad som händer runt omkring. Vi ser människor som blir framgångsrika utan att förtjäna det och de som verkligen är värda framgång, men förblir i dunkel. Vi är inte säkra på i morgon vi stänger mer och mer.

För att förklara saker som vi inte förstår uppfann vi shamaner och spåkvinnar, legender och myter, universitet, skolor och onlinekurser, men det verkade inte hjälpa. När vi gick i skolan fick vi bilden nedan och frågade vad som skulle hända om vi drog i ett snöre.

Med tiden har de flesta av oss lärt oss att ge rätt svar på denna fråga. Men sedan gick vi ut i den öppna världen, och våra uppgifter började se ut så här:

Detta ledde till frustration och apati. Vi har blivit som de vise männen i liknelsen om elefanten, som var och en bara ser en liten del av bilden och inte kan dra en korrekt slutsats om föremålet. Var och en av oss har vår egen missförstånd av världen, det är svårt för oss att kommunicera den med varandra, och detta gör oss ännu mer ensamma.

Faktum är att vi lever i en tid av ett dubbelt paradigmskifte. Å ena sidan går vi bort från det mekanistiska samhällets paradigm som ärvts från industriåldern. Vi förstår att input, output och kapacitet inte förklarar mångfalden i världen omkring oss, och ofta är den mycket mer påverkad av de sociokulturella aspekterna av samhället.

Å andra sidan leder en enorm mängd information och globalisering till att vi istället för en analytisk analys av oberoende storheter måste studera ömsesidigt beroende objekt som är odelbara i separata komponenter.

Det verkar som om vår överlevnad beror på förmågan att arbeta med dessa paradigm, och för detta behöver vi ett verktyg, precis som vi en gång behövde verktyg för att jaga och bruka marken.

Ett sådant verktyg är systemteori. Nedan kommer exempel från systemteorin och dess allmänna bestämmelser, det kommer att finnas fler frågor än svar och förhoppningsvis kommer det att finnas lite inspiration att lära sig mer om det.

Systemteori

Systemteori är en ganska ung vetenskap i föreningspunkten mellan ett stort antal grundläggande och tillämpade vetenskaper. Detta är en slags biologi från matematiken, som handlar om beskrivning och förklaring av beteendet hos vissa system och likheten mellan detta beteende.

Det finns många definitioner av begreppet system, här är en av dem. System - en uppsättning element som är i relationer, som bildar en viss integritet av struktur, funktion och processer.

Beroende på syftet med forskningen klassificeras systemen:

• genom närvaron av interaktion med omvärlden - öppen och stängd;
• av antalet element och komplexiteten i interaktionen mellan dem - enkel och komplex;
• om möjligt observationer av hela systemet - små och stora;
• genom närvaron av ett element av slumpmässighet - deterministisk och icke-deterministisk;
• genom närvaron av mål i systemet - avslappnad och målmedveten;
• beroende på organisationsnivå - diffus (slumpmässiga promenader), organiserad (närvaron av en struktur) och adaptiv (strukturen anpassar sig till yttre förändringar).

System har också speciella tillstånd, vars studie ger en förståelse för systemets beteende.

• hållbart fokus. Med små avvikelser återgår systemet till sitt ursprungliga tillstånd igen. Ett exempel är en pendel.
• Instabilt fokus. En liten avvikelse bringar systemet ur jämvikt. Ett exempel är en kon placerad med en spets på ett bord.
• Cykel. Vissa tillstånd i systemet upprepas cykliskt. Ett exempel är olika länders historia.
• Komplext beteende. Systemets beteende har en struktur, men det är så komplext att det inte går att förutsäga systemets framtida tillstånd. Ett exempel är aktiekurser på börsen.
• Kaos. Systemet är helt kaotiskt, det finns ingen struktur i dess beteende.

När vi arbetar med system vill vi ofta göra dem bättre. Därför måste vi ställa oss frågan i vilket särskilt tillstånd vi vill föra det. Helst, om det nya tillståndet av intresse för oss är ett stabilt fokus, så kan vi vara säkra på att om vi når framgång, så kommer det inte att försvinna nästa dag.

Komplexa system

Vi ser allt mer komplexa system omkring oss. Här hittade jag inte klingande termer på ryska, så jag måste prata på engelska. Det finns två fundamentalt olika begrepp om komplexitet.

Den första (komplicerad) - betyder viss komplexitet hos enheten, som tillämpas på snygga mekanismer. Denna typ av komplexitet gör ofta systemet instabilt för de minsta förändringar i miljön. Så om en av maskinerna stannar vid anläggningen kan den inaktivera hela processen.

Den andra (komplexitet) - betyder komplexiteten i beteende, till exempel biologiska och ekonomiska system(eller deras emuleringar). Tvärtom, detta beteende kvarstår även med vissa förändringar i miljön eller tillståndet i själva systemet. Så när en stor aktör lämnar marknaden kommer spelarna att dela sin andel mindre sinsemellan, och situationen kommer att stabiliseras.

Ofta har komplexa system egenskaper som kan leda den oinvigde till apati, och göra arbetet med dem svårt och intuitivt. Dessa egenskaper är:

• enkla regler för komplext beteende,
• fjärilseffekt eller deterministiskt kaos,
• uppkomst.

Enkla regler för komplext beteende

Vi är vana vid att om något uppvisar ett komplext beteende, så är det med största sannolikhet komplext internt. Därför ser vi mönster i slumpmässiga händelser och vi försöker förklara saker som är obegripliga för oss med onda krafters intrig.

Detta är dock inte alltid fallet. Ett klassiskt exempel på en enkel intern struktur och komplex yttre beteendeär livets spel. Den består av några enkla regler:

• universum är ett rutigt plan, det finns ett initialt arrangemang av levande celler.
• i nästa ögonblick lever en levande cell om den har två eller tre grannar;
• annars dör den av ensamhet eller överbefolkning;
• i en tom cell, bredvid vilken det finns exakt tre levande celler, föds liv.

I allmänhet kräver fem till sex rader kod för att skriva ett program som implementerar dessa regler.

Vart i detta system kan producera ganska komplexa och vackra beteendemönster, så utan att se själva reglerna är det svårt att gissa dem. Och det är verkligen svårt att tro att detta implementeras i några rader kod. Kanske är den verkliga världen också byggd på några enkla lagar som vi ännu inte har härlett, och hela den gränslösa variationen genereras av denna uppsättning axiom.

Fjärilseffekten

1814 föreslog Pierre-Simon Laplace ett tankeexperiment som kännande varelse, kapabla att uppfatta positionen och hastigheten för varje partikel i universum och känna till alla världens lagar. Frågan var den teoretiska förmågan hos en sådan varelse att förutsäga universums framtid.

Detta experiment orsakade en hel del kontroverser i vetenskapliga kretsar. Forskare, inspirerade av framsteg inom beräkningsmatematik, tenderade att svara ja på denna fråga.

Ja, vi vet att principen om kvantosäkerhet utesluter existensen av en sådan demon även i teorin, och att förutsäga positionen för alla partiklar i världen är i grunden omöjligt. Men är det möjligt i enklare deterministiska system?

Faktum är att om vi känner till systemets tillstånd och reglerna genom vilka de ändras, vad hindrar oss från att beräkna nästa tillstånd? Vår det enda problemet det kan finnas en begränsad mängd minne (vi kan lagra siffror med begränsad precision), men alla beräkningar i världen fungerar på det här sättet, så detta borde inte vara något problem.

Inte riktigt.

År 1960 skapade Edward Lorentz en förenklad vädermodell, bestående av flera parametrar (temperatur, vindhastighet, tryck) och de lagar genom vilka det aktuella tillståndet erhålls från det aktuella tillståndet vid nästa tidpunkt, som representerar en uppsättning differentialekvationer .

dt = 0,001

x0 = 3,051522

y0 = 1,582542

z0 = 15,623880

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

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

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

Han beräknade parametrarnas värden, visade dem på monitorn och byggde grafer. Det blev ungefär så här (graf för en variabel):

Efter det bestämde sig Lorentz för att bygga om grafen med en mellanliggande punkt. Det är logiskt att grafen skulle ha blivit exakt likadan, eftersom initialtillståndet och övergångsreglerna inte har förändrats på något sätt. Men när han gjorde det hände något oväntat. I grafen nedan representerar den blå linjen den nya uppsättningen parametrar.

Det vill säga, till en början går båda graferna väldigt nära, det finns nästan inga skillnader, men sedan rör sig den nya banan längre och längre bort från den gamla och börjar bete sig annorlunda.

Som det visade sig låg orsaken till paradoxen i det faktum att i datorns minne lagrades all data med en noggrannhet på upp till den sjätte decimalen och visades med en noggrannhet på upp till den tredje. Det vill säga, en mikroskopisk förändring av parametern ledde till en enorm skillnad i systemets banor.

Det var det första deterministiska systemet som hade denna egenskap. Edward Lorenz gav den namnet The Butterfly Effect.

Det här exemplet visar oss att ibland händelser som verkar oviktiga för oss har en enorm inverkan på resultaten. Beteendet hos sådana system är omöjligt att förutsäga, men de är inte kaotiska i ordets rätta bemärkelse, eftersom de är deterministiska.

Dessutom har banorna för detta system en struktur. I det tredimensionella rummet ser uppsättningen av alla banor ut så här:

Det som är symboliskt, det ser ut som en fjäril.

uppkomst

Thomas Schelling, en amerikansk ekonom, tittade på kartor över fördelningen av rasklasser i olika amerikanska städer och observerade följande mönster:

Det här är en karta över Chicago och här olika färger uppehållsplatserna för personer av olika nationaliteter är avbildade. Det vill säga, i Chicago, liksom i andra städer i Amerika, råder en ganska stark rassegregation.

Vilka slutsatser kan vi dra av detta? Det första som kommer att tänka på är: människor är intoleranta, människor accepterar inte och vill inte leva med människor som skiljer sig från dem. Men är det?

Thomas Schelling föreslog följande modell. Föreställ dig en stad i form av en rutig fyrkant, människor i två färger (röd och blå) bor i cellerna.

Då har nästan varje person från denna stad 8 grannar. Det ser ut ungefär så här:

Dessutom, om en person har mindre än 25% av grannar av samma färg, flyttar han slumpmässigt till en annan cell. Och så fortsätter det tills varje boende är nöjd med sin situation. Invånarna i denna stad kan inte alls kallas intoleranta, eftersom de bara behöver 25% av människor som dem. I vår värld skulle de kallas helgon, ett verkligt exempel på tolerans.

Men om vi börjar flytta processen, kommer vi från den slumpmässiga platsen för invånarna ovan att få följande bild:

Det vill säga vi får en rassegregerad stad. Om varje invånare istället för 25 % vill ha minst hälften av grannarna som honom, då får vi nästan fullständig segregation.

Vart i den här modellen tar inte hänsyn till sådant som närvaron av lokala tempel, butiker med nationella redskap och så vidare, vilket också ökar segregationen.

Vi är vana vid att förklara egenskaperna hos ett system med egenskaperna hos dess element och vice versa. Men för komplexa system leder detta ofta till felaktiga slutsatser, eftersom, som vi har sett, systemets beteende på mikro- och makronivå kan vara motsatt. Därför försöker vi, ofta ner till mikronivån, göra det bästa, men det blir som alltid.

Denna egenskap hos ett system, när helheten inte kan förklaras av summan av dess element, kallas emergens.

Självorganisering och adaptiva system

Den kanske mest intressanta underklassen av komplexa system är adaptiva system, eller system som kan självorganisera.

Självorganisering innebär att systemet ändrar sitt beteende och tillstånd, beroende på förändringar i världen utanför, den anpassar sig till förändringar och förvandlar sig hela tiden. Sådana system överallt, nästan alla socioekonomiska eller biologiska, precis som gemenskapen av alla produkter, är exempel på adaptiva system.

Här är en video på valparna.

Till en början är systemet i kaos, men när en extern stimulans läggs till blir det mer ordnat och ett ganska trevligt beteende dyker upp.

Myrsvärmbeteende

En myrsvärms födosöksbeteende är ett perfekt exempel på ett adaptivt system byggt kring enkla regler. När man letar efter mat vandrar varje myra slumpmässigt tills den hittar mat. Efter att ha hittat mat återvänder insekten hem och markerar vägen den har färdats med feromoner.

Samtidigt är sannolikheten att välja en riktning vid vandring proportionell mot mängden feromon (luktstyrka) på denna väg, och med tiden förångas feromonet.

Myrsvärmens effektivitet är så hög att en liknande algoritm används för att hitta den optimala vägen i grafer i realtid.

Samtidigt beskrivs systemets beteende av enkla regler, som var och en är kritisk. Så slumpmässigheten i att vandra gör att du kan hitta nya matkällor, och feromonets avdunstning och banans attraktivitet, proportionell mot luktens styrka, gör att du kan optimera ruttens längd (genom att genväg, kommer feromonet att avdunsta långsammare när nya myror lägger till sitt feromon).

Adaptivt beteende är alltid någonstans mellan kaos och ordning. Om det blir för mycket kaos så reagerar systemet på alla, även obetydliga, förändringar och kan inte anpassa sig. Om det är för lite kaos, observeras stagnation i systemets beteende.

Jag har observerat detta fenomen i många team där närvaron av tydliga Arbetsbeskrivningar och strikt reglerade processer gjorde teamet tandlöst, och allt ljud utanför gjorde det oroligt. Å andra sidan ledde bristen på processer till att teamet agerade omedvetet, inte samlade på sig kunskap och därför ledde alla dess osynkroniserade ansträngningar inte till ett resultat. Därför är konstruktionen av ett sådant system, och detta är uppgiften för de flesta proffs inom alla dynamiska områden, en slags konst.

För att systemet ska kunna anpassa sig är det nödvändigt (men inte tillräckligt):

• öppenhet. Ett slutet system kan inte anpassa sig per definition eftersom det inte vet något om omvärlden.
• Närvaro av positiva och negativa återkopplingar. Negativ återkoppling håller systemet i ett gynnsamt tillstånd eftersom de minskar responsen på yttre buller. Anpassning är dock omöjlig utan positiva återkopplingar som hjälper systemet att flytta in i ett nytt bästa skick. När det kommer till organisationer är processer ansvariga för negativ feedback, medan nya projekt ansvarar för positiv feedback.
• Olika element och relationer mellan dem. Empiriskt ökar mängden av element och antalet anslutningar mängden kaos i systemet, så alla adaptiva system måste ha den nödvändiga mängden av båda. Mångfald möjliggör också en smidigare reaktion på förändringar.

Till sist vill jag ge ett exempel på en modell som betonar behovet av en mängd olika element.

Det är mycket viktigt för en bikoloni att hålla en konstant temperatur i kupan. Dessutom, om temperaturen i kupan faller under det önskade för ett visst bi, börjar hon slå med vingarna för att värma upp kupan. Bin har ingen koordination och den önskade temperaturen är inbyggd i biets DNA.

Om alla bin har samma önskade temperatur, då när den sjunker under, kommer alla bin att börja flaxa med vingarna samtidigt, snabbt värma bikupan, och då kommer den också snabbt att svalna. Temperaturdiagrammet kommer att se ut så här:

Och här är en annan graf där den önskade temperaturen för varje bi genereras slumpmässigt.

Temperaturen i kupan hålls på en konstant nivå, eftersom bina är kopplade till uppvärmningen av kupan i sin tur, med början från det mest "frysta".

Det är allt, till sist vill jag upprepa några av idéerna som diskuterades ovan:

• Ibland är saker inte riktigt som de verkar.
• Negativ feedback hjälper dig att stanna kvar, positiv feedback hjälper dig att gå framåt.
• Ibland behöver du lägga till kaos för att göra det bättre.
• Ibland räcker det med enkla regler för komplext beteende.
• Uppskatta variation, även om du inte är ett bi.

Föreläsning 1: Systemteoris grundläggande begrepp

Termerna systemteori och systemanalys har, trots att de har använts i mer än 25 år, fortfarande inte hittat en allmänt accepterad standardtolkning.

Anledningen till detta faktum ligger i dynamiken i processer inom området mänsklig aktivitet och i den grundläggande möjligheten att använda ett systematiskt tillvägagångssätt i nästan alla uppgifter som löses av en person.

Allmän systemteori (GTS) är en vetenskaplig disciplin som studerar de mest grundläggande begreppen och aspekterna av system. Den studerar olika fenomen, abstraherar från deras specifika natur och bygger endast på formella relationer mellan de olika faktorerna som utgör dem och på arten av deras förändring under påverkan av yttre förhållanden, medan resultaten av alla observationer endast förklaras av interaktionen av deras komponenter, till exempel arten av deras organisation och funktion, och inte genom att direkt ta upp arten av de involverade mekanismerna (oavsett om de är fysiska, biologiska, ekologiska, sociologiska eller konceptuella)

För GTS är studieobjektet inte en "fysisk verklighet", utan ett "system", d.v.s. abstrakt formellt förhållande mellan huvuddragen och egenskaperna.

Med ett systematiskt förhållningssätt presenteras studieobjektet som ett system. Själva begreppet system kan relateras till ett av de metodologiska begreppen, eftersom betraktandet av ett objekt studeras som ett system, eller förkastandet av ett sådant övervägande beror på studiens uppgift och forskaren själv.

Det finns många definitioner av ett system.

1. Ett system är ett komplex av element som samverkar.
2. Ett system är en uppsättning objekt tillsammans med dessa objekts relationer.
3. System - en uppsättning element som är i relationer eller förbindelser med varandra, bildar integritet eller organisk enhet (förklarande ordbok)

Termerna "relation" och "interaktion" används i vid mening, inklusive hela uppsättningen av relaterade begrepp som begränsning, struktur, organisatorisk koppling, anknytning, beroende, etc.

Således är systemet S ett ordnat par S=(A, R), där A är en uppsättning element; R är uppsättningen av relationer mellan A.

Ett system är en komplett, integrerad uppsättning element (komponenter) som är sammankopplade och interagerar med varandra så att systemets funktion kan realiseras.

Studiet av ett objekt som ett system involverar användningen av ett antal representationssystem (kategorier), bland vilka de viktigaste är:

1. Strukturell representation är förknippad med valet av elementen i systemet och länkarna mellan dem.
2. Funktionell representation av system - tilldelningen av en uppsättning funktioner (ändamålsåtgärder) av systemet och dess komponenter som syftar till att uppnå ett specifikt mål.
3. Makroskopisk representation är förståelsen av systemet som en odelbar helhet som interagerar med den yttre miljön.
4. Den mikroskopiska representationen är baserad på övervägandet av systemet som en uppsättning inbördes relaterade element. Det innebär avslöjande av systemets struktur.
5. Den hierarkiska representationen är baserad på begreppet ett delsystem, erhållet genom att sönderdela (nedbryta) ett system som har systemegenskaper som bör särskiljas från dess element, som är odelbart i mindre delar (ur synvinkeln av problemet som ska lösas) . Systemet kan representeras som en uppsättning delsystem av olika nivåer, som utgör en systemhierarki, som endast stängs underifrån av element.
6. Den processuella representationen involverar förståelsen av ett systemobjekt som ett dynamiskt objekt, kännetecknat av en sekvens av dess tillstånd i tid.

Låt oss överväga definitionerna av andra begrepp som är nära relaterade till systemet och dess egenskaper.

Ett objekt.

Kunskapsobjektet är en del av den verkliga världen, som sticker ut och uppfattas som en helhet under lång tid. Objektet kan vara materiellt och abstrakt, naturligt och artificiellt. I verkligheten har ett objekt en oändlig uppsättning egenskaper av olika karaktär. I praktiken, i kognitionsprocessen, genomförs interaktion med en begränsad uppsättning egenskaper som ligger i gångarna för möjligheten av deras uppfattning och nödvändighet för kognitionens syfte. Därför definieras systemet som en bild av ett objekt på en ändlig uppsättning egenskaper valda för observation.

Yttre miljön.

Begreppet "system" uppstår där och då, där och när vi materiellt eller spekulativt drar en sluten gräns mellan en obegränsad eller någon begränsad uppsättning element. De element med sina respektive ömsesidiga villkor som faller in bildar ett system.

De element som stannade utanför gränsen bildar en uppsättning, som i systemteorin kallas "systemmiljö" eller helt enkelt "miljö", eller "extern miljö".

Av dessa överväganden följer att det är otänkbart att betrakta ett system utan dess yttre miljö. Systemet formar och manifesterar sina egenskaper i interaktionsprocessen med miljön, samtidigt som det är den ledande komponenten i denna påverkan.

Beroende på påverkan på miljön och arten av interaktion med andra system, kan systemens funktioner ordnas i stigande rang enligt följande:

• passiv existens;
• material för andra system;
• underhåll av högre ordningssystem;
• motstånd mot andra system (överlevnad);
• absorption av andra system (expansion);
• transformation av andra system och miljöer (aktiv roll).

Vilket system som helst kan å ena sidan betraktas som ett delsystem av högre ordning (supersystem), och å andra sidan som ett supersystem av ett system av lägre ordning (subsystem). Till exempel ingår systemet "produktionsbutik" som ett delsystem i ett system av högre rang - "företag". I sin tur kan det "fasta" supersystemet vara ett "företags"-undersystem.

Vanligtvis uppträder mer eller mindre oberoende delar av system som delsystem, utmärkande av vissa egenskaper, med relativt oberoende, en viss grad av frihet.

Komponent- varje del av systemet som ingår i vissa relationer med andra delar (delsystem, element).

element system är en del av ett system med unikt definierade egenskaper som fyller vissa funktioner och inte är föremål för ytterligare uppdelning inom ramen för att problemet löses (ur forskarens synvinkel).

Begreppet ett element, ett delsystem, ett system är ömsesidigt transformerbart, ett system kan betraktas som ett element i ett system av högre ordning (metasystem), och ett element i en djupgående analys, som ett system. Det faktum att vilket delsystem som helst är samtidigt och relativt oberoende system leder till två aspekter av studiet av system: på makro- och mikronivå.

När man studerar på makronivå ägnas den största uppmärksamheten åt systemets interaktion med den yttre miljön. Dessutom kan system på högre nivå betraktas som en del av den yttre miljön. Med detta tillvägagångssätt är huvudfaktorerna systemets målfunktion (mål), förutsättningarna för dess funktion. Samtidigt studeras elementen i systemet ur deras organisations synvinkel till en enda helhet, inverkan på systemets funktioner som helhet.

På mikronivå, det viktigaste inre egenskaper system, arten av växelverkan mellan element sinsemellan, deras egenskaper och funktionsvillkor.

Båda komponenterna kombineras för att studera systemet.

Systemstruktur.

Systemets struktur förstås som en stabil uppsättning relationer som förblir oförändrade under lång tid, enl. minst under observationsintervallet. Systemets struktur ligger före en viss nivå av komplexitet när det gäller sammansättningen av relationer på uppsättningen av element i systemet, eller motsvarande mångfaldsnivån för objektets manifestationer.

Anslutningar- dessa är element som utför direkt interaktion mellan element (eller delsystem) i systemet, såväl som med element och delsystem i miljön.

Kommunikation är ett av de grundläggande begreppen i systemansatsen. Systemet som helhet existerar just på grund av förekomsten av kopplingar mellan dess element, d.v.s. kopplingarna uttrycker lagarna för systemets funktion. Relationer kännetecknas av relationens natur som direkt och omvänd, och av typen av manifestation (beskrivning) som deterministisk och probabilistisk.

Direkta anslutningarär avsedda för en given funktionell överföring av materia, energi, information eller deras kombinationer - från ett element till ett annat i riktning mot huvudprocessen.

Respons, huvudsakligen utföra informationsfunktioner, vilket återspeglar en förändring i systemets tillstånd som ett resultat av en kontrollåtgärd på det. Upptäckten av återkopplingsprincipen var en enastående händelse i teknikutvecklingen och fick oerhört viktiga konsekvenser. Processerna för ledning, anpassning, självreglering, självorganisering, utveckling är omöjliga utan användning av feedback.

Ris. — Feedbackexempel

Med hjälp av återkoppling överförs signalen (informationen) från systemets utgång (styrobjektet) till styrorganet. Här jämförs denna signal, som innehåller information om det arbete som utförs av styrobjektet, med en signal som anger innehåll och mängd arbete (till exempel en plan). Vid en diskrepans mellan verkligt och planerat arbetsläge vidtas åtgärder för att eliminera det.

De viktigaste återkopplingsfunktionerna är:

1. motverka vad systemet självt gör när det går över de fastställda gränserna (till exempel reagera på kvalitetsförsämring);
2. kompensation för störningar och upprätthållande av ett tillstånd av stabil jämvikt i systemet (till exempel utrustningsfel);
3. syntetisera externa och interna störningar som försöker föra systemet ur ett tillstånd av stabil jämvikt, reducera dessa störningar till avvikelser av en eller flera kontrollerade variabler (till exempel utveckling av kontrollkommandon för att en ny konkurrent samtidigt dyker upp och en minskning i kvaliteten på produkterna);
4. utveckling av kontrollåtgärder på kontrollobjektet enligt en dåligt formaliserad lag. Till exempel orsakar fastställandet av ett högre pris för energibärare komplexa förändringar i olika organisationers verksamhet, förändrar de slutliga resultaten av deras funktion, kräver förändringar i produktionen och den ekonomiska processen genom effekter som inte kan beskrivas med analytiska uttryck.

Brott mot återkoppling i socioekonomiska system av olika anledningar leder till allvarliga konsekvenser. Separat lokala system förlora förmågan att utvecklas och fint uppfatta framväxande nya trender, långsiktig utveckling och vetenskapligt baserad prognostisering av sin verksamhet under lång tid, effektiv anpassning till ständigt föränderliga miljöförhållanden.

Ett kännetecken för socioekonomiska system är det faktum att det inte alltid är möjligt att tydligt uttrycka feedbacken, som i dem som regel är lång, går igenom ett antal mellanlänkar, och det är svårt att se dem tydligt. De kontrollerade variablerna i sig lämpar sig ofta inte för en tydlig definition, och det är svårt att fastställa många begränsningar för parametrarna för de kontrollerade variablerna. De verkliga orsakerna till att de kontrollerade variablerna går över de fastställda gränserna är inte heller alltid kända.

En deterministisk (hård) anslutning bestämmer som regel entydigt orsak och verkan, ger en tydligt definierad formel för interaktionen mellan element. En probabilistisk (flexibel) koppling definierar ett implicit, indirekt förhållande mellan elementen i systemet. Sannolikhetsteorin erbjuder en matematisk apparat för att studera dessa samband, kallad "korrelationsberoende".

Kriterier- tecken genom vilka bedömningen av överensstämmelsen med systemets funktion med det önskade resultatet (målet) utförs under givna begränsningar.

Systemeffektivitet- förhållandet mellan den givna (mål)indikatorn för resultatet av systemets funktion och faktiskt implementerat.

Fungerande av ett godtyckligt valt system består i att bearbeta ingångsparametrarna (kända) och kända parametrar för miljöpåverkan till värdena för utgående (okända) parametrar, med hänsyn tagen till återkopplingsfaktorer.

Ris. - System operation

Ingång- allt som förändras under processens (fungerande) av systemet.

Utgångär resultatet av processens slutliga tillstånd.

CPU— Överföring av input till output.

Systemet kommunicerar med omgivningen på följande sätt.

Ingången från ett givet system är samtidigt utgången från det föregående, och utgången från detta system är ingången från nästa. Sålunda är ingången och utgången placerad på gränsen för systemet och utför samtidigt funktionerna för ingången och utgången från föregående och efterföljande system.

Systemhantering är förknippad med begreppen direkt och återkoppling, begränsningar.

Respons- utformad för att utföra följande operationer:

• jämförelse av indata med utdata med identifiering av deras kvalitativa och kvantitativa skillnader;
• bedömning av skillnadens innehåll och innebörd;
• utarbeta en lösning som härrör från skillnaden;
• påverkan på input.

Begränsning- ger en överensstämmelse mellan systemets utdata och kravet på det, som för input till det efterföljande systemet - konsumenten. Om det angivna kravet inte uppfylls tillåter begränsningen inte att det passerar genom sig självt. Begränsningen spelar därför rollen av att samordna detta systems funktion med konsumentens mål (behov).

Definitionen av systemets funktion är förknippad med begreppet "problemsituation", som uppstår om det finns en skillnad mellan den nödvändiga (önskade) utmatningen och den befintliga (verkliga) inputen.

Problemär skillnaden mellan det befintliga systemet och det önskade systemet. Om det inte är någon skillnad så är det inga problem.

Att lösa ett problem innebär att korrigera ett gammalt system eller designa ett nytt, önskvärt.

System statusär den uppsättning väsentliga egenskaper som systemet besitter vid varje given tidpunkt.

En österrikisk biolog bosatt i Kanada och USA, Ludwig von Bertalanffy, lade först fram ett antal idéer 1937, som han senare kombinerade till ett koncept. Han kallade det General Systems Theory. Vad är det? Detta är det vetenskapliga konceptet att studera olika föremål som betraktas som ett system.

Huvudtanken med den föreslagna teorin var att lagarna som styr systemobjekt är enhetliga, samma sak för olika system. I rättvisans namn måste det sägas att L. Bertalanffys huvudidéer fastställdes av olika vetenskapsmän, inklusive den ryske filosofen, författaren, politikern, doktorn, i hans grundläggande verk "Tectology", skrivet av honom 1912. A.A. Bogdanov deltog aktivt i revolutionen, men i många avseenden höll han inte med V.I. Lenin. accepterade inte, men fortsatte ändå att samarbeta med bolsjevikerna, organiserade det första institutet för blodtransfusion i det dåvarande Ryssland och genomförde ett medicinskt experiment. Han dog 1928. Få människor vet än idag att i början av 1900-talet, den ryske fysiologen V.M. Bekhterev, oavsett A.A. Bogdanov, beskrev mer än 20 universella lagar inom området psykologiska och sociala processer.

Allmänna systemteoretiska studier olika sorter, strukturen av system, processerna för deras funktion och utveckling, organisationen av komponenter i strukturella-hierarkiska nivåer och mycket mer. L. Bertalanffy studerade också de så kallade öppna systemen som utbyter fri energi, materia och information med miljön.

Allmän systemteori utforskar för närvarande sådana systemövergripande regelbundenheter och principer som till exempel hypotesen om semiotisk återkoppling, organisatorisk kontinuitet, kompatibilitet, komplementära relationer, lagen om nödvändig mångfald, hierarkiska kompensationer, principen om monocentrism, de minst relativa motstånden, principen om yttre komplement, satsen om rekursiva strukturer, lagen om divergens och andra.

Systemvetenskapens nuvarande tillstånd är mycket att tacka L. Bertalanffy. Allmän systemteori liknar på många sätt när det gäller mål eller forskningsmetoder cybernetik - vetenskapen om de allmänna lagarna för processen för kontroll och överföring av information i olika system (mekaniska, biologiska eller sociala); informationsteori - en gren av matematiken som definierar begreppet information, dess lagar och egenskaper; spelteori, som med hjälp av matematik analyserar konkurrensen mellan två eller flera motsatta krafter för att få största vinst och minsta förlust; beslutsteori, som analyserar rationella val bland olika alternativ; faktoranalys, som använder proceduren för att extrahera faktorer i fenomen med många variabler.

Idag får den allmänna systemteorin en kraftfull drivkraft för sin utveckling inom synergetik. I. Prigogine och G. Haken undersöker icke-jämviktssystem, dissipativa strukturer och entropi i öppna systemÅh. Dessutom, från teorin om L. Bertalanffy, framkom sådana tillämpade vetenskapliga discipliner som systemteknik - vetenskapen om systemplanering, design, utvärdering och konstruktion av system av typen "man-maskin"; ingenjörspsykologi; fältbeteendeteori operationsforskning - vetenskapen om att hantera komponenterna i ekonomiska system (människor, maskiner, material, finans etc.); SMD-metodik, som utvecklats av G.P. Shchedrovitsky, hans personal och studenter; teorin om integral individualitet av V. Merlin, som till stor del baserades på den allmänna teorin om Bertalanffy-system som diskuterats ovan.

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Bra jobbat till webbplatsen">

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru/

RYSSLANDS UTBILDNINGSMINISTERIET OCH VETENSKAP

Federal State Autonomous Education

institution för högre yrkesutbildning

"SOUTH FEDERAL UNIVERSITY"

Fakulteten för geologi och geografi

Begrepp av modern naturvetenskap

Del 3

Allmän systemteori

Metodutveckling för självständigt arbete

för 2:a årselever

specialitet 100201 "Turism »

OM. Cherkashin

Rostov-on-Don 2011

1. Rollen och platsen för ett systematiskt förhållningssätt inom naturvetenskap

Ord "systemet" på grekiska betyder "en helhet som består av delar." Dessa delar kallas ""element" Det sista ordet är den latinska motsvarigheten till det grekiska ordet "element" (eld, luft, vatten, jord, se föreläsning nr 3), det vill säga "början".

I den moderna vetenskapliga förståelsen är "ett system en enda helhet, som representerar en uppsättning inbördes relaterade element." Det finns andra definitioner av "system". Således ger den ryska vetenskapsexperten VN Sadovsky 34 definitioner av ordet "system". Därför, på grund av vidden av begreppet "system" av det allmänt accepterade vetenskaplig definition vad är systemet ännu. Faktum är att alla naturliga föremål är ett system: det består av åtminstone elementära partiklar.

PExempel system:

1. Solsystemet är en samling planeter och andra himlakroppar som ligger i solens attraktionssfär.

Människokroppen är ett system av celler, organ, funktionella system i människokroppen.

En dator är en uppsättning delar (systemenhet, tangentbord, bildskärm, processor, minnesenhet, etc.) som tjänar till att utföra komplexa logiska och matematiska åtgärder.

Utbildningsinstitutet - en institution bestående av fakulteter, institutioner, lärare, studenter, lokaler, utrustning, stödpersonal och avsedd för högre utbildningsändamål.

5. Biogeocenosis - ett system av växter, djur och mikroorganismer

tillsammans med habitatets jordmån och klimatförhållanden.

Alla system kan avbildas med hjälp av en ritning (diagram), som återspeglar huvudelementen och relationerna mellan dem.

Av de givna exemplen kan man se det konsistens som ett begrepp som är bredare än naturvetenskapens ramverk hänvisar det både till naturen (inklusive vild) och till vetenskap och kultur i allmänhet. Det största systemet är uppenbarligen universum.

I sin tur systemtillvägagångssätt(inte bara inom naturvetenskapens ram) förenas till en enda helhet systemmetod och allmän systemteori.

"Det är tydligt att världen är ett enda system, det vill säga en sammanhängande helhet." F. Engels

2. Systemmetods

Den här metoden vetenskaplig kunskap har varit känd i sina huvuddrag sedan urminnes tider. Det uppstod samtidigt med vetenskapen som ett kunskapssystem om regelbundenhet hos de studerade fenomenen och var känd i antikens Grekland under antikens tidevarv. En systemisk syn på världen som helhet och dess enskilda delar (d.v.s. ett systemiskt begrepp) finns i Platon, hjälten i vars verk - professor Timaeus - talar om världskroppen som en levande organism. Såg världen på samma sätt Diogenes. Pythagoras ansåg att världen var ett harmoniskt system av tal och deras relationer. Men Aristoteles utvecklade speciellt systemmetoden i sina verk. Han trodde det

"Element förstås som de begränsande delarna i vilka kroppar är delbara, men som inte längre är delbara i andra som skiljer sig från dem i utseende."

Aristoteles kan betraktas som skaparen systemologochoch- en vetenskap som studerar fenomen ur en systemisk synvinkel. Som bekant systematiserade han prestationerna från andra grekiska forskare i största utsträckning och världens system Platon - Eudoxus(homocentriska sfärer) förde till högsta perfektion.

Under senare epoker försvann inte systemiska åsikter (begrepp) inom naturvetenskapen, utan fördes vidare från generation till generation av vetenskapsmän. Franske encyklopedisten Paul Holbach (1723-1789). År 1770, i sitt arbete "The System of Nature", detaljerade han den första fysiska bilden av världen (mekanisk), som utvecklades av Newton och Laplace.

Den systematiska metoden inom naturvetenskap visade sig således vara mycket produktiv, om än inte absolut, lämplig för alla tillfällen.

Och systemmetoden, som alla andra, har vissa fel (metodologiska fel). Systemmetoden kallas ofta för systemanalys.

3 . Allmän systemteori

Till skillnad från systemmetod som uppstod med vetenskapens tillkomst, allmän systemteori(OTS) är en produkt modern tid. Samtidigt bör OTS särskiljas från systemologi. Det senare kan betraktas som en sektion metodik-- vetenskaper om metoder, medan OTS är ett vetenskapligt resultat (prestation) systemanalys, dvs. vetenskaplig teori, som förkroppsligade resultaten av tidigare systematiska studier.

Konceptet med ett systemomfattande tillvägagångssätt formulerades av en österrikisk biolog Ludwig von Bertalanffy på 20-talet XX-talet, även om han hade föregångare, inklusive en inhemsk naturforskare, ekonom, filosof, chefsvetare Alexander Alexandrovich Bogdanov (1873-- 1928).

1927 publicerade Bertalanffy boken "Organismiskt koncept", där han underbyggde behovet av att studera inte bara enskilda organ och särskilda system i en biologisk organism (till exempel nervsystemet, muskler, ben, etc.), utan också hela organismen. Detta var dock inte OTS ännu. GTS-konceptet, som hänvisar till system av alla slag: biologiska, tekniska, sociala, etc., huvudsakligen komplexa, godkändes av Bertalanffy, då biträdande professor Universitetet i Wien, i hans vetenskapliga föreläsningar som hölls vid University of Chicago (USA) 1938. Texten till föreläsningarna, som ursprungligen var kallt accepterad, publicerades senare i USA 1945 och 1949.

Bertalanffys vägledande idé var det komplexa system av olika karaktär, med helt olika sammansättning och struktur(t.ex. biologiska organismer, industrier, städer, flygplatser, etc.), fungerar enligt allmänna lagar. Och därför kunskap som erhållits vid studiet av vissa system kan överföras till studiet av andra system av en helt annan karaktär. Således utnyttjade Bertalanffy i sin forskning i analogi.

Denna prestation fick viktiga konsekvenser för natur- och humanvetenskapen. Först och främst kunde Bertalanffy hjälpa biologin genom att hantera system av den mest komplexa naturen. Han banade väg för användning i studiet av levande metoder och resultat av fysik, kemi, matematik (särskilt matematisk modellering), och i framtiden - geologi och kosmologi. Sådana landvinningar har gått långt bortom biologin och bildat ett allmänt vetenskapligt systemansats.

Det systematiska tillvägagångssättet etablerade sig först inom biologin, gick sedan in i sin tillämpade del - medicin (först till psykiatrin, sedan helt andra sektioner), slog sig så småningom in i militära angelägenheter, astronautik, lingvistik, produktionsledning, kulturstudier, historia och, naturligtvis, inom naturvetenskapens alla grenar. Således i mitten av 50-talet av XX-talet. det systematiska tillvägagångssättet inom vetenskapen blev universellt, och i Sovjetunionen började den produktiva utvecklingen av vetenskapliga och ekonomiska tillämpningar av detta tillvägagångssätt på 1960-talet. För närvarande utvecklas systemforskning framgångsrikt över hela världen, även om euforin från GTS förment obegränsade möjligheter redan har passerat.

För att bekanta dig med huvudbestämmelserna i GTS är det nödvändigt att introducera de grundläggande begreppen relaterade till det. Förutom det givna konceptet SYSTEM används följande begrepp (definitioner) i GTS:

1) ELEMENT - en integrerad del av systemet, som under hänsynsförhållandena anses odelbart. Elementen kan vara lika eller olika.

Exempel: atomer i en molekyl; studenter i grupp; planeter, kometer, meteorer i solsystemet; axiom, postulat, satser, ekvationer, lemman i matematik; och så vidare.

2) DELSYSTEM - en integrerad del av systemet, som under hänsynsförhållandena anses vara delbart i element, i förhållande till vilka det fungerar som ett system.

Exempel: det kardiovaskulära systemet i kroppen; uppdragskontrollcenter vid kosmodromen; gruvindustri; elevgrupp osv.

Det kan finnas många delsystem i systemet, de kan antingen "kapslas" i varandra eller existera separat. Men i båda sådana fall har förhållandet mellan element, delsystem och systemet alltid karaktären av underordning, dvs. de "lägre" (elementen) är underordnade de "högre" (undersystemet), som i sin tur är underordnade " högre" (system). Detta introducerar begreppet organisationsnivå. Sekvensen av nivåer av underordning i systemet kallas "hierarkin" på grekiska. "helig auktoritet"). Den senare termen kom in i OTS på 1900-talet. från kyrkokristen terminologi som fanns redan på 400-talet. n. e.

3) MILJÖ (extern, omgivande) - systemets miljö (vanligtvis verklig), i vilken den finns och med vilken den interagerar i en eller annan grad.

Eftersom miljön omger systemet används dess namn ofta i kombination med orden "miljö", "extern".

Exempel: intercellulär vätska som omger biologiska celler; vakuum i förhållande till elementarpartiklar; lösningsmedel kontra löst ämne; produktionsbutik i förhållande till arbetare; och så vidare.

Ofta används samlingsbeteckningen inre miljö. Det hänvisar till den miljö som finns inuti systemet (delsystemet). Till exempel är blod en av kroppens inre miljöer, men det är det också yttre miljön för blodelement: erytrocyter, leukocyter, blodplättar, etc. Alltså, grundläggande skillnad mellan extern och inre miljö ami nej, allt beror på hänsynsvillkoren. Den redan nämnda A. A. Bogdanov i sitt arbete "The General Organizational Science" (1927) noterade med rätta:

"Patogena bakterier förökar sig inuti kroppen, men funktionellt är de en yttre miljö för det."

Dessutom finns det ingen grundläggande skillnad mellan systemet och miljön: allt beror återigen på utgångspunkten. Miljön kan betraktas som ett system, då tidigare system blir miljön. Till exempel kan vulkanisk lava i munstycket på en vulkan betraktas som ett system, då kommer munstycket att vara ett medium. Om lava anses vara ett medium, blir munstycket ett system.

Förhållandet mellan systemet, delsystemet, externa och interna miljöer och element visas schematiskt i fig. 1, där elementen för enkelhets skull endast visas inom ett av sex delsystem;

Ris. 1. Schema för relationer i systemet

4) KOMPOSITION - en uppsättning element i systemet. Det kan vara: a) kvalitet när endast elementens kvalitativa säkerhet anges; till exempel: målvakt, försvarare, mittfältare, anfallare i ett fotbollslag; natrium- och klorjoner i en saltkristall; b) kvantitativ, när inte bara elementens kvalitativa säkerhet specificeras, utan också deras kvantitativa förhållande; till exempel: i en fysiologisk lösning av 0,9% löst natriumklorid, 99,1% - vatten; i guld från det 958:e testet - 95,8% guld, 2,0% silver och 2,2% koppar;

5) STRUKTUR - den relativa positionen för element i systemet, d.v.s. i själva verket den interna strukturen av systemet, i motsats till formen - den yttre strukturen. Exempel: strukturen hos en atom, en molekyl, cellerna i en organism, strukturen i solsystemet, en enhet, etc.

För att fastställa strukturen av objekt används strukturanalys. Det kan vara destruktivt (biologisk vävnadsskärning för mikroskopi, tunna sektioner av geologiska prover, etc.) eller icke-förstörande (röntgen röntgen, ultraljudsgenomlysning av järnvägsräls för att upptäcka dolda sprickor, etc.). Den avslöjade strukturen kan registreras (till exempel på fotografisk film) eller beskrivas schematiskt (fig. 2).

Ris. 2. Olika sätt att representera vattenmolekylens struktur

Strukturera tillsammans med sammansättning systemet definierar det grundläggande egenskaper(fysisk, kemisk, biologisk). Med samma sammansättning av olika system kan deras strukturer skilja sig åt, vilket medför förändringar i egenskaper. Till exempel ger samma kolatomer C som ingår i molekylstrukturen hos grafit eller diamant helt olika egenskaper hos dessa ämnen (färg, styrka, etc.);

6) TILLSTÅND - en integrerad egenskap av manifestation i det här ögonblicket tidsegenskaper hos systemet, beroende på alla funktioner i dess struktur och sammansättning. Exempel: tillståndet för solaktiviteten en viss dag; gasens tillstånd i en viss volym vid en given tidpunkt; psykologiskt tillstånd före start hos idrottaren; det sjukliga tillståndet hos en person under en epidemi; För att beskriva tillståndet finns det en uppsättning tillståndskarakteristika och tillståndsparametrar. Statens egenskaper speglar så att säga dess karaktär för tillfället. Dessa egenskaper inkluderar:

jämvikt och icke-jämviktstillstånd;

stabilitet och instabilitet av jämvikt;

statisk och dynamisk balans;

initialt, mellanliggande, slutligt och aktuellt tillstånd, etc.

Tillståndsparametrarna inkluderar vissa kvantiteter, vars numeriska värden för närvarande är tillräckliga för att entydigt bestämma systemets integrerade tillstånd. Till exempel, för 1 mol av en idealgas, ges dess tillstånd unikt med Clapeyrons ekvation:

För denna ekvation är systemets tillståndsparametrar p, V och T. Av dessa är endast två (några) oberoende, den tredje parametern är unikt etablerad från ovanstående ekvation. Det minsta antalet parametrar som är tillräckligt för att beskriva systemets tillstånd kallas antalet frihetsgrader för systemet. 1 mol av en idealgas (som faktiskt en konstant massa av en gas av en viss kemisk sammansättning) har två frihetsgrader;

7) PROCESS - en förändring i systemets tillstånd över tid, ibland kallad en systemprocess. Exempel: processen att återhämta en patient, en kemisk reaktion (en process med omvandling av ämnen); fysisk process (utan omvandling av ämnen: förångning, smältning, etc.); intrastellära processer; politiska processer; etc.

Processen är en av formerna för materierörelse, därför kommer denna egenskap hos systemet att ges mer i detalj i föreläsning nr 9.

4. Klassificeringsystem

System klassificeras på en mängd olika sätt, med hjälp av olika kriterier. Vissa klasser av system är oberoende av varandra, andra är sammanlänkade. Tänk på de klassificeringsfunktioner som används vid uppdelningen av system. ett) Sammansättning systemen är indelade i:

¦ material-- representerar samlingar av materiella föremål:

Exempel; djurvärlden, växtligheten, mänskligheten,

transporter, bibliotek etc.

Dessa system kan delas in i naturliga (naturliga) och konstgjorda (konstgjorda). Materialsystem kallas också fysiska, verkliga, verkliga;

¦ idealiskär produkter av mänskligt tänkande. Exempel: talsystem, teatersystem, system för utbildning och uppfostran, vetenskapliga teorier, religiösa läror etc. Dessa system kallas även abstrakta, symboliska.

2) Genom beteende med tiden delas systemen in i:

¦ statisk- sådana system, vars tillstånd praktiskt taget inte förändras över tiden.

Exempel: öknar, berg, solsystem, gas i ett slutet kärl, kyrkkanoner, etc.

Dessa system kallas även statiska.

¦ dynamisk- system vars tillstånd märkbart förändras med tiden.

Exempel: väder, trafiksituation, programmeringsspråk, musikstycke (framfört), schackspel, kemisk reaktion m.m.

Dessa system kallas även dynamiska.

En tydlig gräns mellan statiska och dynamiska system går inte att dra, allt beror på hänsynsförhållandena och tidsskalan.

Dynamiska system är i sin tur indelade i:

¦ deterministisk, för vilka deras framtida tillstånd kan förutsägas exakt, härleds från tidigare tillstånd.

Exempel: Solförmörkelser (jordens, månens och solens positioner), säsongsväxlingar, trafikledningssystem som använder trafikljus, fabriksmaskindrift, etc.

¦ iprobabilistisk, för vilka deras framtida tillstånd inte kan förutsägas exakt, utan endast kan förutsägas sannolikt.

Exempel: Brownsk rörelse (koordinater för partiklar som genomgår ~1021 molekylära effekter per sekund), väder en vecka senare, poäng för en stor andel elever i tentor, segrar i idrottstävlingar, etc.

Probabilistiska system kallas också stokastiska. Vanligtvis är biologiska system probabilistiska.

¦ ddeterministiskt kaotiskt- detta är en relativt ny typ av system inom vetenskapen, den är inte mellanliggande (gräns) för de två första. Denna typ av system är förknippad med den ömsesidiga övergången av kaos och ordning (d.v.s. determinism och stokasticitet) och kommer att diskuteras i detalj i föreläsning nr 13. 3) Genom interaktion med omgivningen delas system in i: deras medium är materia och fältet, närmare bestämt, ett sådant utbyte kan försummas under hänsynsförhållandena.

Exempel: konservativa mekaniska system (bevarande av massa och energi), te på termos, stabila galaxer i rymdens vakuum, underjordiska oljelagringsanläggningar, etc.

¦ öppen- till skillnad från den första byter de materia och fält med miljön.

Exempel: alla levande organismer, hav och hav, jordar, solen, kommunikationssystem, tillverkningsanläggningar, offentliga föreningar, etc.

Slutna system kallas också stängd, eller isolerat, och öppna - öppna, eller inte isolerad. Dessutom, enligt moderna förfinade vetenskapliga begrepp av naturvetenskap som bytesagenter mellan systemet och miljön bör anges inte ämnet och fältet, men materia, energi och information.

Slutligen bör det noteras att det inte finns några rent slutna system i naturen och samhället, åtminstone av dialektiska skäl. Därför är slutna system ett exempel på en spekulativ vetenskaplig modell.

¦ enkel - system som består av ett relativt litet antal element och enkla relationer mellan dem, vanligtvis är dessa tekniska system.

Exempel: klocka, kamera, strykjärn, möbler, verktyg, kvast, bok, etc.;

¦komplex - system som består av ett stort antal element och komplexa relationer mellan dem; sådana system intar en central plats inom systemologi och OTS.

Exempel: alla biologiska system, från celler till samhällen av organismer, industriföreningar, stater, nationer, galaxer, komplexa tekniska system: datorer, stridsmissiler, kärnkraftverk, etc.

Komplexa system kallas också för "stora" eller "mycket stora" system. I de allra flesta fall är de båda probabilistiska system (se ovan), men ibland finns det också deterministiska, högorganiserade system: en medfödd defensiv reflex hos en katt, planeternas position, asteroider solsystem, militärparad osv.

¦ Målinriktad- system som kan modellera och förutsäga situationen och välja beteendet (tillståndsförändringar): på grund av uppfattningen och erkännandet av yttre påverkan, förmågan att analysera och jämföra den med sina egna förmågor och välja ett eller annat beteendealternativ för att nå målet.

Exempel: månrover, rover, robotarmar, binsvärmar, djurhjordar, fiskstim, målsökande missiler, flockar av flyttfåglar, etc.

Målmedvetna system har en viss uppsättning "kunskap" om sig själva och om miljön, med andra ord, de har en synonymordbok (från det grekiska "skattkammaren") - ett lager av information om verkligheten som är inneboende i en individ (eller en gemenskap av individer) ), med förmågan att uppfatta ny information och ackumulera en erfarenhet. Målmedvetna system har vanligtvis förmågan att i filosofiskt språk förutse verklighetens reflektion. Till exempel ackumulerar träd fukt i väntan på en torka, fåglar bygger bon redan innan framtida kycklingar dyker upp, etc.

¦ Ofokuserad- System som inte har de övervägda egenskaperna; de är i majoritet, och exempel på dem är uppenbara.

Bland målinriktade system urskiljs en klass, kallad

¦ självorganiserande- system som självständigt kan ändra sin struktur (ibland sammansättning), graden av komplexitet för att bättre anpassa (anpassa) till förändrade miljöförhållanden.

Exempel: produktionen av skyddande antikroppar av kroppen när främmande proteiner kommer in i den - antigener, till exempel med patogena bakterier; förändringar i kroppen av skyddande natur i kampen mot sjukdomar, kombinationen av fåglar i flockar av en viss art före en lång flygning, mobiliseringen av deras mentala förmågor och elevernas beteende före examen, etc.

Självorganiserande system kallas också självreglerande, omstrukturering.

5. Kopplingar är det viktigaste begreppet inom allmän systemteori

Länkar -- egenskaper hos interaktionen mellan element i systemet och genomförandet av dess struktur.

Detta är grundkonceptet för OTS, i frånvaro (avbrott, uppsägning) av anslutningar, upphör systemet som helhet att existera och bryts upp i element: en dator förvandlas till en uppsättning radiokomponenter, ett hus förvandlas till en uppsättning av tegelstenar, en levande organism till en uppsättning kemiska element (med tid efter döden) och etc.

Det är närvaron av länkar i systemet som bestämmer dess nya egenskaper, som elementen i systemet inte har, ens deras summa. En sådan supertotal effekt för element kopplade i ett system kallas för en systemeffekt, eller en sammansättningseffekt, eller emergence (från engelskan "appearance of a new one").

Exempel systemeffekt:

a) i fysik: kärnan i en atom har en reducerad energi i jämförelse med energin hos hela nukleonerna - elementen i denna kärna;

b) i kemi: de kemiska egenskaperna hos vattenmolekyler (H 2 0) skiljer sig från de kemiska egenskaperna hos väte (H) och syre (O); den sista utan en kemisk förening ingenting

löses inte upp utan bildar en "explosiv blandning";

c) i biologi: molekyler av fosforsyra, socker (deoxiribos), kvävehaltiga baser, spridda och slumpmässigt i upplöst tillstånd i ett provrör, är inte kapabla att föda och utveckla en levande organism, utan kombineras till en DNA-molekyl placeras i en levande cell kan de . kommunikation naturvetenskaplig molekylstruktur

De supertotala egenskaperna hos elementen i systemet, d.v.s. systemeffekten, skiljer systemet från en enkel uppsättning element för vilka superpositionsprincipen är uppfylld, d.v.s. den oberoende manifestationen av elementens egenskaper (var och en beter sig som om det fanns inga andra) och få en ren den totala effekten av deras verkan (geometrisk addition av vektorer av krafter, hastigheter, accelerationer, etc. - i mekanik; algebraisk addition lätta vibrationer i optik etc.).

Således bestämmer kopplingarna mellan elementen i systemet deras ömsesidiga inflytande på varandra, medan elementens egenskaper och egenskaper förändras: vissa egenskaper går förlorade, andra förvärvas. Detta var känt för Aristoteles redan på 300-talet. före Kristus e. :

"En hand som är fysiskt skild från en människokropp är inte längre en mänsklig hand."

Relationsklassificering

Det finns en mångsidig klassificering av samband mellan element, inte sämre i antal än klassificeringen av system (se ovan), utan mer komplex till innehåll. Därför kommer huvudtyperna av anslutningar i detta avsnitt att övervägas med en illustration av deras exempel:

1) Efter typ och syfte är kommunikation indelad i:

genetisk- som när ett element (element) är förfader till ett annat (andra).

Exempel: föräldrar och barn; initiala ämnen och produkter från kemiska reaktioner; serie av radioaktivitet i atomfysik; morfogenes av sedimentära bergarter inom geologi; sekvenser av stjärnomvandlingar inom astronomi, etc.;

kommunikationsinteraktion- sådant, när element samtidigt interagerar och påverkar varandra.

Exempel: nerver och muskler i organ, rovdjur och byten i vanliga livsmiljöer, floder, hav och hav på jordens yta, ingenjörer, tekniker och arbetare i produktionen, etc.;

kommunikationshantering- som när vissa element i systemet styr beteendet hos andra element.

Exempel: centrala nervsystemet och perifera organ; trafikregler och trafikflöden; ledare och underordnade i organisationen; etc.;

konverteringslänkar- som när vissa element påverkar systemets övergång från ett tillstånd till ett annat eller från en struktur till en annan.

Exempel: katalysatorer i kemiska reaktioner; värmare för smältande ämnen; jordbävningar i bosättningar; utbildningssystem i avancerad utbildning etc. Gränserna mellan de uppräknade typerna av kopplingar är vaga och specifika kopplingar kan inte alltid hänföras till en viss klass.

2) Efter handlingsgrad anslutningar är indelade i:

a) tuff- sådan, där verkan av anslutningen är stelt förutbestämd och resultatet av verkan av ett element på ett annat är entydigt.

a) b)

Exempel: mekaniska länkar i en symaskin, sömmar mellan benen på en mänsklig skalle, limfogar i skor, svampväxter på träd, kolsömmar under jorden, rotsystemet hos växter i jorden, etc.;

b) flexibel-- de där anslutningens verkan tillåter viss valfrihet för de anslutna elementens beteende.

Exempel: artikulationer, muskelgrupper, havsströmmar, hängbroar, bokbindningar, fixering av glaciärer och snölager i bergen m.m.

Man bör inte tro att stela anslutningar nödvändigtvis realiseras genom stela mekaniska enheter, rep, kedjor, solida formationer. Gravitationskopplingen (till exempel mellan solen och jorden, jorden och månen etc.) är också stel, även om den är "osynlig". Detsamma kan sägas om den elektromagnetiska kopplingen inom atomer och molekyler.

Av stor betydelse inom biologin (zoologin) är de så kallade näringslänkarna och även näringskedjorna. Bin äter bara nektar, kor äter gräs (hård anslutning), fiskar och människor är praktiskt taget allätare (flexibel anslutning).

3) Efter riktning anslutningar är indelade i:

¦ hetero- de där ett element påverkar ett annat, utan att påverkas av det senare; vanligtvis är det första elementet dominant och det andra elementet är underordnat.

Exempel: "Befälhavarens ordning är lagen för den underordnade", auktoritär ledarstil; hypnotisk effekt av en orm på en gnagare; snö lavin som kommer ner från berget; målskytte; utbrott; etc.;

¦ neutral- de som inte har någon riktning; de finns vanligtvis mellan element av samma typ och kombinerar dem till ett system.

Exempel: förbindelser mellan bilar i tåget; mellan molekyler i en kristall; mellan idrottare i ett lag; mellan vanliga individer i en fågelflock; mellan nukleoner i en atoms kärna; etc.;

¦ omvänd- sådan, där ett element verkar på ett annat (direkt samband), samtidigt som det upplever det andras verkan på sig själv (feedback). I motsats till det dominerande elementets direkta inverkan på den underordnade utan omvänd påverkan (se ovan) uppstår alltså det omvända inflytandet. Det finns ingen direkt feedback.

Exempel: kampsport, fysiologiska reflexer, biljardkollisioner, upplösning av ämnen, friktion av rörelse, avdunstning av vätskor i ett slutet kärl, etc.

Eftersom återkopplingen påverkar elementet - källan till påverkan, så kan en sådan påverkan i princip vara trefaldig: antingen stimulera påverkan från källan eller undertrycka den eller inte ändra den. Sista typen av feedback praktiskt värde inte har, kan den undantas från hänsyn eller hänföras till en typ av direkt anslutning (se ovan). De andra två typerna är viktiga både i praktiken och i OTS.

prestationsfeedbackär indelade i:

¦ positiva återkopplingar, där återkopplingen förstärker inverkan av elementet - källan på mottagaren av stöten.

Exempel: swing swing, generering av radiovågor, vårsmältning av snö (mörka gläntor värms mer upp av solen), skogsbränder, kemiska kedjereaktioner (antändning av krut, etc.), atomexplosioner, epileptiska anfall, influensaepidemier, panik i folkmassan, kristallisering i lösningar, tillväxten av raviner, etc.;

¦ negativa återkopplingar, där återkopplingen försvagar källans inflytande på mottagaren av påverkan.

Exempel: pupillreflexer (pupillförträngning i starkt ljus, expansion i mörker), ökad svettning i värme, porstängning ("gåshud") i kyla; termostater i kylskåp, termostater, luftkonditioneringsapparater; mättande ångor av gaser, transcendental hämning av hjärnan, etc.

Det bör noteras att återkopplingar spelar en viktig roll för hur naturliga och sociala system fungerar, inklusive tekniska system. De tillhandahåller reglering, självunderhåll, självutveckling, överlevnad, anpassning av system i förändrade miljöförhållanden. Den största rollen i dessa processer spelas av negativa återkopplingar, som gör det möjligt att neutralisera eller väsentligt mildra påverkan av ogynnsamma miljöpåverkan på systemet, särskilt levande organismer.

Uppgift för oberoende forskning

· Välj vilket naturligt system som helst (biologiskt, kemiskt, fysikaliskt, geografiskt, ekologiskt etc.) och karakterisera det utifrån OTS-synpunkt.

· Hur kan kunskapen om OTS tillämpas inom turism?

PÅ. Lipovko. Begrepp av modern naturvetenskap. Lärobok för gymnasieskolor. --Rostov vid Don. Från "Phoenix", 2004, sid.

Bertalanffy L. vonAllmän systemteori --Kritisk recension / I boken: Forskning om allmän systemteori.-- M.: Progress, 1969. S. 23--82. På engelska språket: L. von Bertalanffy, General System Theory -- A Critical Review // "General Systems", vol. VII, 1962, sid. 1--20.

Bogdanov A.A. Tekologi: Allmän organisationsvetenskap.-- M.: Ekonomi, 2003.

(Uttrycket "tektologi" kommer från grekiskan fEchfschn - byggare, skapare och lgpt ord, undervisning).

Lektorsky V. A., Sadovsky V. N. Om principerna för systemforskning // Questions of Philosophy, nr 8, 1960, s.67-79.

Sedov E. A. Information-entropi egenskaper sociala system// Samhällsvetenskap och modernitet, nr 5, 1993, s. 92-100. Se även: Tsirel S. "QWERTY-effekter", "Path Dependence" och lagen om hierarkisk kompensation // Questions of Economics, nr 8, 2005, s.19-26.

Sadovsky V. H. Ludwig von Bertalanffy och utvecklingen av systemforskning under 1900-talet. I boken: System approach in modern vetenskap. -- M.: "Progress-Tradition", 2004, s.28.

Hosted på Allbest.ru

...

Liknande dokument

Synergetik som teori om självorganiserande system i modern vetenskapliga världen. Historien och logiken bakom framväxten av ett synergetiskt förhållningssätt inom naturvetenskap. Inverkan av detta tillvägagångssätt på vetenskapens utveckling. Metodologisk betydelse av synergetik i modern vetenskap.

abstrakt, tillagt 2016-12-27


Uppkomsten och utvecklingen av vetenskap eller teori. Ämne och metod för systemteori. Stadier av bildning av vetenskap. Mönster av system och mönster för målbildning. Sök efter metoder för att avslöja komplexiteten hos de studerade fenomenen. Begreppen elementarism och integritet.

abstrakt, tillagt 2016-12-29


Begreppet allmän relativitet är en allmänt accepterad officiell vetenskapsteori om hur världen fungerar, som kombinerar mekanik, elektrodynamik och gravitation. Principen om jämlikhet mellan gravitations- och tröghetsmassor. Relativitetsteori och kvantmekanik.

terminsuppsats, tillagd 2011-01-17


Konceptet med en systematisk metod och stadierna i dess historiska bildning. Systemens struktur och struktur, ordningen för interaktion mellan dess element, klassificering och sorter. Metod och perspektiv för systemforskning, syftet med matematisk modellering.

test, tillagt 2009-10-28


De levandes värld som ett system av system. Öppenhet är en egenskap hos verkliga system. öppenhet. Ojämvikt. Icke-linjäritet. Funktioner i beskrivningen av komplexa system. Kraftfull vetenskaplig riktning i modern naturvetenskap - synergetik.

abstrakt, tillagt 2006-09-28


Systemologi som systemvetenskap. Exempel på system och deras element. Syfte som syfte huvudfunktion som hon utför. Systemets struktur och ordningen på sambanden mellan dess element, hierarkialternativ. Exempel på ett systematiskt tillvägagångssätt inom naturvetenskap.

presentation, tillagd 2013-10-14


Modernt koncept"öppna system". Problemet med analys av integrerade egenskaper hos öppna system beroende på tid. Allmänhet av processer av typ 1/f (processer av typen flimmerljud) för alla system. Gammal och ny matematisk beskrivning av processer av 1/f-typ.

terminsuppsats, tillagd 2011-11-23


Vävnad är ett privat system av ett organ, bestående av celler och extracellulära element med en vanlig epigenomisk ärftlighet. Embryonal histogenes: bestämning, proliferation, differentiering, integration och anpassning av cellsystem. Allmänna klassificeringen tyger.

abstrakt, tillagt 2012-12-23


Konceptet med ett systematiskt tillvägagångssätt, analys av interaktionen mellan elementen i ett givet system med varandra och med element i ett supersystem. Begreppet självorganisering av ett objekt och dess strukturella delar, karakteristiska egenskaper och egenskaper. Konceptet med ett systematiskt tillvägagångssätt för att lösa situationen.

abstrakt, tillagt 2009-07-24


Karakterisering av huvudbestämmelserna i den allmänna teorin om kemisk evolution och biogenes A.P. Rudenko. Stadier av kemisk utveckling. Jordens geografiska hölje. Konceptet med zon-, kontinentala och oceaniska komplex. Dynamiska och statistiska lagar.