Теория систем и системный анализ (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Уфимская государственная академия экономики и сервиса

И. Х. БИКМУХАМЕТОВ, И. И. БИКМУХАМЕТОВ

ТЕОРИЯ СИСТЕМ И СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Учебное пособие

Уфа - 2007

УДК 303.732

ББК 74.58

, Бикмухаметов систем и системный анализ/ Учебное пособие. Уфа: Уфимск. гос. акад. экон. и сервиса, 2007. –174 с.

В учебном пособии даются основные понятия теории систем и системного анализа. Рассмотрены классификации систем, закономерности их функционирования и развития, направления системных исследований, метод моделирования, особенности социальных систем. Большое внимание уделяется раскрытию методов системного анализа. Подчеркивается, что в результате освоения курса студенты должны овладеть основными методами, знание которых необходимо любому грамотному специалисту в области экономики и сервиса. Приведены некоторые результаты применения системного анализа на практике.

Учебное пособие предназначено для студентов, аспирантов и преподавателей вузов, техникумов, колледжей, а также экономистов и менеджеров организаций.

Рекомендовано к изданию учебно-методическим советом УГАЭС.

Рецензенты:

, к. ф.н., зав. кафедрой социологии и социально-коммуникационных технологий УГАЭС

, к. ф.н., зав. кафедрой гуманитарных, естественнонаучных, математических и социально-экономических дисциплин Бирского филиала УГАЭС.

Ó Х, 2007 г.

Ó Уфимская государственная академия экономики и сервиса, 2007 г.

МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В УЧЕБНОМ ПЛАНЕ

Одной из главных задач современной системы образования является формирование у студентов системного мышления, которое бы обеспечивало подготовку специалистов, использующих системный подход к решению задач, умеющих самостоятельно ставить и решать задачи, доводя их до практической реализации с наилучшими результатами.

Системное мышление позволяет выявить определенные закономерности, определенный смысл в ряду событий и явлений, чтобы лучше подготовиться к будущему и получить возможность оказывать на него влияние. Системное мышление выражается в применении системного подхода.

По существу различные стороны системного подхода отражены в курсах философии, высшей математики, психологии и других. Но эти знания не связаны между собой в единую систему и не позволяют сформировать у студентов общего взгляда на системный анализ, и главное – системного мышления. Разрозненные знания должны быть систематизированы и объединены в рамках дисциплины «Теория систем и системный анализ», в практической части которой студенты выполняют специальные работы по освоению технологий системного анализа. Дисциплина «Теория систем и системный анализ» является общенаучной и в идеальном случае служит основой для дисциплин общепрофессионального и специального циклов.

При изучении данной дисциплины не требуются специальные математические знания – достаточно школьного курса математики и основ математического анализа. Изучение дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами после изучения основ философии, концепций современного естествознания, информатики, социологии и других курсов учебного плана.

В свою очередь знания, полученные в процессе изучения теории систем и системного анализа, используются в процессе освоения таких дисциплин, как «Теория организации», «Менеджмент», «Разработка управленческих решений», «Моделирование социально-экономических систем и процессов», «Бизнес-план», «Основы социального прогнозирования» и др.

Кому нужны знания системного анализа? Во-первых, в какой-то мере всем, поскольку окружающая нас действительность ставит сегодня перед нами все более сложные задачи и проблемы, успешное решение которых требует системного подхода. Во-вторых, специалистам не инженерного профиля (биологам, экономистам, социологам, и т. п.). Дело в том, что инженеры, даже не получая специального обучения по системному анализу, приобретают системное видение мира в процессе изучения своей предметной области, поскольку сама инженерная деятельность по своей сути системна. Однако и инженерам было бы полезно пройти курс системного анализа. А что касается не инженерных специальностей, то при их подготовке в очень незначительной степени даются системные представления, что порождает низкую эффективность их профессиональной деятельности с большими ресурсными, в том числе и материальными, потерями. В какой-то мере системные знания дают дисциплины «Исследование систем управления» и «Исследование социально-экономических и политических процессов», которые входят в государственный образовательный стандарт по подготовке менеджеров, но эти курсы не дают в полном объеме знаний системного анализа [11],[21].

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСА

Целью данного учебного пособия является реализация требований, установленных государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования, к подготовке специалистов. Необходимо, чтобы приемы системного анализа стали органической частью деятельности специалистов, способом их мышления.

Задачи данного курса:

·  развить диалектическое видение мира и системное мышление;

·  изучить основы системного подхода к анализу, описанию, проектированию и управлению объектами любой природы;

·  вооружить студентов теоретическими знаниями и навыками по применению системного подхода;

·  ознакомить студентов с основными идеями, методологией, принципами системного анализа;

·  привить навыки применения системного анализа в различных областях экономики и сервиса;

·  овладеть методом прикладного системного анализа для структурирования проблем и поиска путей для их решения.

ПЕРЕЧЕНЬ ЗНАНИЙ И УМЕНИЙ

В результате изучения дисциплины студенты должны:

·  знать эволюцию системных представлений, основные понятия, методы и этапы системного анализа;

·  иметь представление о месте и роли системного анализа в современном мире;

·  знать методы формирования множества возможных вариантов решения системных задач;

·  уметь исследовать системы методами системного анализа;

·  иметь представление о проблемах использования системного анализа в различных областях экономики, науки и техники;

·  знать приёмы, позволяющие структурировать проблему и найти способ её решения;

·  на зачетах показать отчетливое усвоение всех теоретических и прикладных вопросов программы и умение применять полученные знания к решению практических задач.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА

Основные теории систем. Становление теории систем. Система и системные свойства. Основные понятия. Классификация систем.

Структура системы. Функционирование и развитие систем. Синергетика. Бифуркация. Аттрактор. Синергетические принципы.

Развитие системных исследований Системный подход как основное направление системных исследований. Сущность системного анализа.

Методология системного анализа. Системный анализ: цель, объект и предмет, основные принципы и этапы проведения. Методы системного анализа. Метод классификации. Метод обобщения. Методы доказательства. Метод полемики. Общенаучный метод экспериментирования. Метод экспериментирования «Деловая игра». Методы типа «сценариев». Методы экспертных оценок. Метод мозговой атаки. Методы типа «Дельфи». Методы интуитивного, логического и систематического поиска. Метод «дерева целей». Морфологические методы. Методы социологических исследований. Метод Метчета. Искусство системного анализа

Роль моделей и моделирования в изучении систем. Модель как система. Классификация моделей. Метод моделирования: сущность, этапы, классификация. Имитационное моделирование.

Системный анализ социальных систем. Социальные системы и их уровни. Аутопойетические системы. Системный подход к классификации организаций. Всеобщая организационная наука – тектология –

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Данное учебное пособие написано на основе активного использования материалов следующих монографий, учебников, учебных пособий, статей и информационных ресурсов Интернет, при этом для простоты изложения во многих случаях не используется прямая ссылка на тот или иной источник:

1.  , , Кукушкин анализ в управлении. – М.: Финансы и статистика, 2002.

2.  , Коротков . – М.: ИНФРА-М, 2000.

3.  , Юдин и сущность системного подхода. – М.: Наука, 1972.

4.  , , и др. Системный анализ в экономике и орга­низации производства. – Л.: Политехника, 1991.

5.  , Денисов теории систем и системного анализа: Учебник для студентов вузов. СПб: СПбГТУ, 19с.

6.  Голубков анализ как методологическая основа принятия решений. Менеджмент в России и за рубежом. 2003. № 3.

7.  Разум и отыскивать истину в науках//Соч. в 2 т. – М.: Мысль, 1989. – т. 1. – с. 260.

8.  , , Хохлов подход к управлению: Учеб. пособие для вузов/Под ред. . – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001. – 62 с.

9.  , Максимцов систем управления. Учеб. пособие. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2000.

10.  , Немчин теория социально-экономических систем. М.: Бизнес-Пресса, 2002.

11.  Качала системного анализа. – Мурманск: изд-во МГТУ, 2003. – 104 с.

12.  Коротков систем управления. – М : «ДеКа», 2000.

13.  Кузьмин системы: опыт структурного анализа. – М.: Наука, 1996.

14.  Биология познания // Язык и интеллект. – М., 1996. – с. 95 – 142.

15.  , Табашев анализ в логистике. М.: Экзамен, 2002.

16.  О терминологии функционально-системного подхода. / Триз-педагогика в системе непрерывного образования. Сборник работ научно-методической конференции. Саратов 2005

17.  Могилевский систем: вербальный подход. – М.: Изд-во «Эконо­мика», 1999. – 251 c.

18.  Неуймин в науке и технике: История, теория и практика. – Л.: Наука, Ле­нинградское отд., 1984.

19.  , Тарасенко в системный анализ: Уч. пособие. М.: Высш. школа, 19с.

20.  Плотинский и эмпирические модели социальных процессов. Уч. пособие для вузов. – М.: Изд. корпорация «Логос», 1998.

21.  Плякин анализ: Методические указания для студентов экономических и экологических специальностей – Волгоград: Издательство Волгоградского университета, 1999. – 24 с.

22.  , , Савченко анализ в менеджменте: Уч. пособие. – М.: КНОРУС, 2007. – 304 с.

23.  Порядок из хаоса. М.: Прогресс, 1986. – 212 с.

24.  Рой социально-экономических и политических процессов: Учебник для вузов. – СПб.: Питер, 2004. – 364 с.

25.  Спицнадель системного анализа: Учеб. пособие. – СПб.: Бизнес-Пресса, 2000. – 326 с.

26.  Фатхутдинов производства: Учебник. – М.: ИНФРА-М, 2003.

27.  Яковлев : Учебное пособие. – СПб.: ИВЭСЭП, «Знание», 2000. – 220 с.

28.  www. *****/department/expert/intsys/. Казиев в анализ, синтез и моделирование.

29.  www. tssa. . Курс лекций по дисциплине «Теория систем и системный анализ».

30.  www. spkurdyumov. *****

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1.  Дайте определение системы.

2.  Что Вы понимаете под структурой системы?

3.  Перечислите все основные системные свойства.

4.  Запишите в тетради 50 словосочетаний со словом «система».

5.  Классификация систем по назначению. Примеры.

6.  Что такое системный подход?

7.  Приведите примеры больших, сложных, динамичных, слабоструктурированных, открытых и закрытых систем.

8.  Раскройте суть системного анализа.

9.  Перечислите этапы системного анализа.

10.  Какие направления системных исследований Вы знаете?

11.  Приведите некоторые примеры моделей в экономике.

12.  Цель применения метода моделирования.

13.  Организация как система. Пример.

14.  Что Вы понимаете под синергетикой?

15.  Чем характеризуются аутопойетические системы?

16.  Свойства системы, характеризующие ее связь с внешней средой.

17.  Расскажите о развитии представлений о системах.

18.  Как развивались представления о системном подходе и системном анализе?

19.  Как применяется метод Дельфи в системном анализе?

20.  В чем суть тектологии ?

ТРЕНИНГ-ТЕСТЫ

1. Укажите основные классы систем:

а) материальные и искусственные;

б) естественные и абстрактные;

в) материальные и абстрактные;

г) искусственные и генерализирующие.

2. Какова взаимосвязь между элементами системы и внешней средой:

а) элементы системы могут воздействовать на внешнюю среду;

б) внешняя среда может воздействовать на элементы системы;

в) внешняя среда может воздействовать на элементы системы и элементы системы могут воздействовать на внешнюю среду;

г) нет взаимосвязи.

3. Эмерджентность проявляется в следующем:

а) в приобретении элементами системы новых свойств, которые отсутствовали у них в свободном состоянии;

б) в потере элементами системы старых свойств, которые имелись у них в свободном состоянии

в) в потере элементами одних и приобретении других свойств;

г) в потере всех свойств системы.

4. Перечислите этапы жизненного цикла организации в порядке развития:

а) младенчество, выхаживание, детство, юность, расцвет,

стабилизация, аристократизм, ранняя бюрократизация,

бюрократизация, гибель;

б) выхаживание, младенчество, детство, юность,

расцвет, стабилизация, аристократизм, ранняя

бюрократизация, бюрократизация, гибель;

в) младенчество, детство, юность, расцвет,

стабилизация, аристократизм, ранняя бюрократизация,

бюрократизация, гибель;

г) выхаживание, младенчество, детство, юность, расцвет, аристократизм, стабилизация, ранняя бюрократизация, бюрократизация, гибель.

5.  Системный подход к анализу общества получил обоснование в концепции:

а) З. Фрейда;

б) Ф. Ницше;

в) К. Маркса;

г) В. Ленин.

6.  Анализ – это:

а) мысленное разделение целого на части;

б) объединение частей в одно целое;

в) физическое разделение целого на части;

г) мысленное или реальное разделение целого на части.

7.  Стратификация – это следующий вид классификации:

а) объекты группируются на основе их подобия некоторому образцу, именуемому типом или эталоном;

б) определение слоев в многослойном явлении;

в) деление некоторой совокупности по видоизмененному признаку;

г) объекты разделяются на содержательные и искусственные.

8.  Что такое проблема:

а) это направление исследования;

б) совокупность информации о состоянии системы;

в) противоречие, требующее разрешения;

г) кризисные ситуации в системных исследованиях?

9. Что является ключевым в системном подходе к исследованию:

а) тип мышления менеджера;

б) знание предмета исследования;

в) определение целостности и связи явлений;

г) наличие всей необходимой информации?

10. Что такое методы в системном анализе:

а) средства оптимизации;

б) способы проведения анализа;

в) исследовательские способности менеджера;

г) алгоритм исследования?

11.  Аутопойезис – это:

а) самотворение, самопорождение;

б) самоуничтожение;

в) самоликвидация;

г) нахождение в состоянии покоя.

Правильные ответы на тренинг-тесты см. на стр. 172.

СЛОВАРЬ ТЕРМИНОВ

Альтернатива – вариант, одна из двух и более возможностей; то, что можно иметь или использовать вместо чего-то еще. На множестве альтернатив осуществляется принятие решений.

Анализ (от греч. расчленять) – мысленное или реальное разделение целого на части, до недавнего времени – синоним научного исследования вообще.

Внешняя среда – часть множества не входящих в систему элементов, которые могут влиять на поведение системы или подвергаться ее влиянию.

Вход системы - это связь системы с окружающей средой, направленная от среды в систему; то, что преобразуется системой в выход.

Выход системы – это связь системы с окружающей средой, направленная от системы к среде; продукт системы; то, во что преобразуются входы (материальная продукция, удовлетворение потребностей).

Граница системы – пределы, до которых распространяется в системе информация; поверхность в пространстве моделируемой ситуации, разделяющая саму систему и окружающую среду.

Декомпозиция – операция разделения целого на части с сохранением признака принадлежности и подчиненности, результатом чего является создание древовидных иерархических структур.

Дерево целей – граф, выражающий отношения между вершинами, являющимися этапами или проблемами, подлежащими разрешению при достижении некоторой цели.

Иерархия – расположение частей или элементов системы в порядке от высшего к низшему; расположение служебных должностей в порядке их подчинения.

Информация – результат отражения одного объекта другим, допускающий свое количественное описание и измерение.

Кибернетика (от греч. управлять) – наука об управлении в системах произвольной природы.

Критерий – средство для вынесения суждения; стандарт для сравнения; правило для оценки; меря степени близости к цели; модель цели.

Модель (от лат. образец) – отображение: целевое, абстрактное или реальное, статическое или динамическое, ингерентное, конечное, упрощенное, приближенное, имеющее наряду с безусловно истинным условно-истинное и ложное содержание, реализующееся и развивающееся в процессе его практического использования.

Модель состава системы – модель, описывающая, из каких элементов и подсистем состоит система.

Модель структуры системы – модель, описывающая все связи (отношения) между элементами модели состава системы.

Модель «черного ящика» - модель, описывающая границу системы, только входы и выходы системы, но не внутреннее устройство системы.

Оптимальный – наилучший в заданных условиях. Оптимизация чего-либо – никогда не является целью, а только средством достижения цели.

Принятие решения (выбор) – операция, входящая во всякую целенаправленную деятельность и состоящая в целевом сужении множества альтернатив, по возможности – до одной альтернативы.

Проблема (от греч. задача) – различают проблему развития – неудовлетворительное состояние системы, изменение которого к лучшему является непростым делом, и проблему функционирования – удовлетворительное состояние системы, сохранение которого требует постоянных и непростых усилий (проблема выживания, проблема функционирования городского транспорта).

Проблематика – совокупность проблем, неразрывно связанная с проблемой, подлежащей разрешению.

Проблемная ситуация – такая ситуация, когда неудовлетворительность состояния системы осознанна, но не ясно, что делать для его изменения.

Равновесие – данное понятие определяет способность системы в отсутствии внешних возмущений сохранять свое состояние неопределенно длительное время.

Развитие – это последовательное изменение состояний системы от некоторого зафиксированного момента времени. Характер этих изменений определяется процессами, идущими в системе, взаимодействием с окружающей средой. Изменения могут быть монотонными, скачкообразными, с повторением уже пройденных состояний (циклическое развитие).

Свойство элемента (компонента, системы) – его (ее) количественная и\или качественная характеристика, которая проявляется при взаимодействии с другими элементами (компонентами, системами).

Синтез (от греч. соединение) – мысленное или реальное соединение частей в целое; метод познания.

Система – (от греч. sysntema – целое, составленное из частей; соединение), множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство. Выделяют материальные и абстрактные системы. Первые разделяются на системы неорганической природы (физические, геологические, химические и др.) и живые системы (простейшие биологические системы, организмы, популяции, виды, экосистемы); особый класс материальных живых систем – социальные системы (от простейших социальных объединений до социально-экономической структуры общества). Абстрактные системы – понятия, гипотезы, теории, научные знания о системах, лингвистические (языковые), формализованные, логические системы и др. В современной науке исследование систем разного рода проводится в рамках системного подхода, различных специальных теорий систем, в кибернетике, системотехнике, системном анализе и т. д.

Системность – обладание всеми признаками системы (наличие цели, элементов, подсистем, структурированности, внутренних связей); всеобщее свойство существования материи, форма ее существования; неотъемлемое свойство человеческой практики и мышления.

Системный подход – направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем; ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов связей в нем и сведение их в единую теоретическую картину. Принципы системного подхода нашли применение в биологии, экологии, психологии, кибернетике, технике, экономике, управлении и др.

Системное свойство – свойство системы, возникающее при взаимодействии свойств элементов, составляющих систему и обеспечивающих ей возможность выполнять основную функцию.

Системный эффект – результат действия системного свойства созданной системы, удовлетворяющего субъективную потребность – системообразующий фактор (замысел).

Системообразующий фактор – это субъективная потребность (замысел), которую нужно удовлетворить с помощью создания новой системы.

Структура (от лат. строение) – совокупность устойчивых связей между частями системы.

Устойчивость. Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после воздействия внешних возмущений.

Цель – это одно из ключевых понятий системного анализа, лежащее в основе развития системы и обеспечивающее ее целенаправленность (целесообразность). Цель можно определить как образ несуществующего, но желаемого – с точки зрения задачи или рассматриваемой проблемы – состояния среды, т. е. такого состояния, которое позволяет решать проблему при данных ресурсах. Это – описание, представление некоторого наиболее предпочтительного состояния системы.

Элемент (компонент) – часть системы с однозначно определёнными свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя). Это структурная единица, которую можно выделить на основании различных характерных признаков.

Эмерджентность (от англ. внезапное появление) – особенность системы, состоящая в том, что свойства системы не сводятся к совокупности свойств частей, из которых она состоит, и не выводятся из них.

МАТЕРИАЛЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

Характерная особенность сегодняшнего дня – частое использование понятий «система», «системный подход», «системное мышление» и «системный анализ». Любой цельный объект состоит из каких-либо частей, соединенных каким-либо образом и взаимодействующих между собой. Такие объекты мы называем системами: солнечная система, система образования, живые организмы, компьютерная техника, подводная лодка и т. д.

Системы встречаются нам на каждом шагу. Мир системен и привычное мышление оказывается при изучении окружающего нас мира неэффективным, поскольку оно направлено на поиски простых цепочек причинно-следственных связей, протянутых в пространстве и времени, а не на выявление всей конкретной сложности сочетания тесно взаимосвязанных факторов.

Эффективное решение вопросов и проблем – хозяйственных, экономических, производственных, экологических, государственных, мировых – требует отнюдь не скоротечных, интуитивных решений, а поэтапного, детального анализа фактов, разнородной информации, глубокого проникновения в суть процессов и явлений.

Для всестороннего познания процесса или явления, что так необходимо для ответственного акта принятия решения, его нельзя локализовать, исследовать изолированно. Чтобы осмыслить предмет рассмотрения, он должен быть изучен во взаимосвязях со своим окружением: надо понять причины его развития и движения, а значит уяснить цели и способы их достижения, установить ресурсы и источники существования анализируемого явления.

Данный подход изучения нашел свое воплощение в теории систем и ее прикладном аспекте – системном анализе.

Теория систем – научная дисциплина, изучающая самые фундаментальные понятия и аспекты систем. Она изучает различные явления, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий, при этом результаты всех наблюдений объясняются лишь взаимодействия их компонентов, например характером их организации и функционирования, а не с помощью непосредственного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или концептуальными).

Системный анализ, чьи основы являются достаточно древними, - все же сравнительно молодая наука (сравнима по возрасту, например, с кибернетикой). Хотя она и активно развивается, ее определяющие понятия и термины недостаточно формализованы (если это вообще возможно осуществить). Системный анализ применяется в любой предметной области, включая в себя как частные, так и общие методы и процедуры исследования.

Современный системный анализ как междисциплинарная наука нацелен на выяснение причин сложностей и затруднений, возникающих в процессе функционирования реальных систем (организаций, коллективов, промышленных предприятий и т. д.), и выработку вариантов их устранения. Это стало возможно благодаря тому, что системный анализ вобрал в себя методы разных наук (теории систем, системологии, системотехники, кибернетики, информатики, логики и т. д.), направленных на исследование технических, природных и социально-экономических систем и поиск наиболее оптимальных условий их существования.

Системный анализ — это научный, всесторонний подход к принятию решений. Вся проблема изучается в целом,  определяются цели развития объекта управления и различные пути их реализации в свете возможных последствий. При  этом возникает необходимость согласования работы различных частей объекта управления,  отдельных исполнителей, с тем чтобы направить их на достижение общей цели.

Никакая наука не рождается в один день, а появляется в результате совпадения всевозрастающего интереса к определенному классу задач и уровня развития научных принципов, методов и средств, с помощью которых оказывается  возможным решать эти задачи. Системный анализ, основанный на системном подходе к рассмотрению  изучаемых объектов и явлений, не является исключением. Его исторические корни так же глубоки, как и  корни цивилизации. Еще первобытный человек, выбирая себе место для постройки жилища, подсознательно мыслил системно. Необходимо было, чтобы жилище было расположено недалеко от воды, имелись поблизости дрова, естественные  преграды для защиты от нападения врагов и диких животных и т. д. Но как научная дисциплина системный анализ оформился во время  Второй мировой войны, вначале применительно к военным задачам, а уже после войны — к задачам различных сфер гражданской деятельности, где он стал эффективным средством решения широкого круга практических задач. Именно в это время общие основы системного анализа созрели настолько, что их стали оформлять в виде самостоятельной отрасли знаний.

Можно с полным основанием сказать, что разработка методов системного анализа в значительной степени способствовала тому, что управление во всех сферах человеческой деятельности поднялось от стадии  ремесла или чистого искусства, которое в преобладающей степени зависело от способности отдельных людей и накопленного ими опыта, до стадии науки [6].

ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ

1.1. Становление теории систем

В повседневной жизни мы часто употребляем словосочетания со словом система: корневая система, система здравоохранения, система отопления, мировая система и многое другое.

Что же подразумевается под этим понятием, и когда оно возникло?

Первые представления о системе как совокупности элементов, находящихся в структурной взаимосвязи друг с другом и образующих определенную целостность, содержатся в трудах античных философов (Платон, Аристотель). Еще в те времена под понятием система понимали упорядоченность и целостность бытия. Воспринятые от античности представления о системности бытия развивались дальше в концепциях Спинозы, Лейбница и других философов и привели к естественной интерпретации системности мира.

Развитие астрономии (Коперник, Галилей, Ньютон и другие) позволило перейти к гелиоцентрической системе мира, к категориям типа "вещь и свойства", "целое и часть", "субстанция и атрибуты", "сходство и различие" и др. Эпоха зарождения основ системного анализа была характерна рассмотрением чаще всего систем физического или философского (гносеологического) происхождения. При этом постулат (Аристотеля): "Важность целого превыше важности его составляющих" сменился позже на новый постулат (Галилея): "Целое объясняется свойствами его составляющих".

Далее, древнегреческим философом и математиком Евклидом на основе аксиоматического построения геометрии и логики разрабатывалась идея системности знания. Эта идея дальше развивалась в немецкой классической философии. Согласно Канту научное знание есть система, в которой целое главенствует над частями; Шеллинг и Гегель трактовали системность познания как важнейшее требование диалектического мышления.

В буржуазной философии 2-й половины XIX и начала XX вв. при общем идеалистическом решении основного вопроса философии содержатся постановки, а в отдельных случаях и решения некоторых проблем системного исследования – специфики теоретического знания как системы (неокантианство), особенностей целого (холизм, гештальтпсихология), методов построения логических и формализованных систем (неопозитивизм).

В свою очередь в марксисткой философии общефилософской основой исследования систем стали принципы материалистической философии – всеобщей связи явлений, развития, противоречия и др. (К. Маркс и Ф. Энгельс).

Проникновению понятия система в различные области науки, техники, хозяйства большое значение имело создание со 2-й половины 19 века эволюционной теории Ч. Дарвина, теории относительности, структурной лингвистики, появление периодической таблицы Менделеева, зарождение квантовой физики и естественно начало новой промышленной революции: открытие электричества, разработка автомобилей и летательных аппаратов. Возникла задача строгого определения рассматриваемого понятия и разработки оперативных методов анализа систем.

В 30 – 40-х годах австрийский ученый Берталанфи успешно применяет системный подход к изучению биологических процессов и предлагает программу построения общей теории систем. Основными задачами этой программы являются:

·  выявление общих принципов и законов поведения систем независимо от природы составляющих их элементов и отношений между ними;

·  установление в результате системного подхода к биологическим и социальным объектам законов, аналогичных законам естествознания;

·  создание синтеза современного научного знания на основе выявления взаимно-однозначного соответствия законов различных сфер деятельности.

Программа построения общей теории систем фон Берталанфи явилась одной из первых попыток обобщенного анализа системной проблематики.

Следует отметить, что еще ранее в тектологии , в работах и др. были сформулированы некоторые конкретно-научные принципы анализа систем. Далее в 50 – 60-х гг. XX в. был выдвинут ряд общесистемных концепций и определений понятия систем (в США, СССР, Польше, Великобритании, Канаде и др. странах).

Датой рождения теории систем принято считать публикацию научных трудов отца кибернетики Норберта Винера, в которых демонстрирована всеобщность принципа обратной связи и пути его использования, а также сформулирован по сути философский подход к построению модели мира.

Появление обобщающих идей, которые несла в себе кибернетика относительно принципа обратной связи, вызвало бурный рост теории автоматического управления, ее прикладных аспектов и привело к разработке новых технических систем, в том числе прообразов вычислительных машин. Отметим, что выбор термина “кибернетика” (от греческого слова “кормчий”) при рассмотрении обратной связи объясняется тем, что судовые рулевые машины были действительно одними из первых хорошо разработанных устройств с обратной связью.

В процессе своего развития кибернетика все активнее проникает в различные области знаний, причем каждая наука, продуктивно использующая идеи кибернетики, должна была подвергнуться формализации. Другими словами, объект исследования следовало описать в соотношениях и уравнениях с привлечением адекватного математического аппарата.

Отметим, что в 60-е годы при постановке и исследовании сложных проблем проектирования и управления широко применялись методы системотехники (системной инженерии) в технических направлениях и методы системологии по всем остальным направлениям.

Укажем еще на одно научное направление - теорию исследования операций, общие результаты которого затем вошли в теорию систем. Основу этой теории, возникшей как об изучении массовых явлений и повышения эффективности их использования, составили методы теории игр, математического программирования, прикладные задачи теории вероятностей.

Хотя общая теория систем задумывалась как общая наука о системах любых типов, конкретная реализация соответствующей программы натолкнулась на очень серьезные трудности, главная из которых состоит в том, что общность понятия системы ведет к потере конкретного содержания. Поэтому, наверное, прикладные достижения общей теории систем пока весьма скромны. В то же время системное мышление все чаще используется представителями практически всех наук (географии, политологии, психологии и т. д.). Системный подход находит все более широкое распространение и при анализе социальных систем. Применение понятий системного подхода к анализу конкретных прикладных проблем получило название системного анализа.

1.2. Система и системные свойства. Основные понятия

Отметим, что в научной литературе имеется целый набор близких по смыслу определений понятия «система» (греч. systema - составленное из частей, соединенное), взаимосвязанных между собой и в некоторой степени уточняющих смысл друг друга. Отсутствие строгого и единого определения системы объясняется чрезвычайной общностью этого понятия, для которого трудно подобрать адекватную формулировку.