Учреждение Образования «Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники»

Кафедра философии

Системный Подход в Современной Науке и Технике

(реферат)

Иванов И.И.

аспирант кафедры ХХХ

Введение............................................................................................ 3

1 Понятие «система» и «системный подход»................................. 5

2 Онтологический смысл понятия «система»................................. 8

3 Гносеологический смысл понятия «система»............................. 10

4 Разработка сущности системы в естественных науках................ 12

5 «Система» и «системный подход» в наше время........................ 14

Заключение........................................................................................ 26

Литература........................................................................................ 29

Введение

Прошло более полувека системного движения, инициированного Л. фон Берталанфи. За это время идеи системности, понятие системы и системный подход получили всеобщее признание и широкое распространение. Созданы многочисленные системные концепции.

Пристальный анализ показывает, что множество рассматриваемых в системном движении вопросов принадлежит не только науке, типа общей теории систем, но охватывают обширную область научного познания как такового. Системное движение затронуло все аспекты научной деятельности, а в его защиту выдвигается все большее число аргументов.

В основе системного подхода, как методологии научного познания, лежит исследование объектов как систем. Системный подход способствует адекватному и эффективному раскрытию сущности проблем и успешному их решению в различных областях науки и техники.

Системный подход направлен на выявление многообразных типов связи сложного объекта и сведения их в единую теоретическую картину.

В различных областях науки центральное место начинают занимать проблемы организации и функционирования сложных объектов, изучение которых без учета всех аспектов их функционирования и взаимодействия с остальными объектами и системами просто немыслимо. Более того, многие из таких объектов представляют сложное объединение различных подсистем, каждая из которых в свою очередь тоже является сложным объектом.

Системный подход не существует в виде строгих методологических концепций. Он выполняет свои эвристические функции, оставаясь совокупностью познавательных принципов, основной смысл которых состоит в соответственном ориентировании конкретных исследований.

Преимуществами системного подхода прежде всего является то, что он расширяет область познания по сравнению с той, что существовала раньше. Системный подход, основываясь на поиске механизмов целостности объекта и выявления технологии его связей, позволяет по-новому объяснить сущность многих вещей. Широта принципов и основных понятий системного подхода ставит их в тесную связь с другими методологическими направлениями современной науки.

1 Понятие «система» и «системный подход»

Как указано выше, - в настоящее время системный подход используется практически во всех областях науки и техники: кибернетике, для анализа различных биологических систем и систем воздействия человека на природу, для построения систем управления транспортом, космическими полетами, различных систем организации и управления производством, теории построения информационных систем, во множестве других, и даже в психологии.

Биология явилась одной из первых наук, в которой объекты исследования начали рассматриваться как системы. Системный подход в биологии предполагает иерархическое построение, где элементы - система (подсистема), которая взаимодействует с другими системами в составе большой системы (надсистемы). При этом последовательность изменений большой системы основывается на закономерностях в иерархически соподчиненной структуре, где «причинно-следственные связи прокатываются сверху вниз, задавая существенные свойства нижестоящим». Иными словами, исследуется все многообразие связей в живой природе, при этом на каждом уровне биологической организации выделяются свои особые ведущие связи. Представление о биологических объектах как о системах позволяет по-новому подойти к некоторым проблемам, таким как развитие некоторых аспектов проблемы взаимоотношения особи с окружающей средой, а также дает толчок неодарвиновской концепции, обозначаемой иногда как макроэволюция.

Если обратиться к социальной философии, то и здесь анализ основных проблем данной области приводит к вопросам об обществе как целостности, а точнее, - об его системности, о критериях членения исторической действительности, об элементах общества как системы.

Популярности системного подхода способствует стремительное увеличение числа разработок во всех областях науки и техники, когда исследователь, используя стандартные методы исследования и анализа физически не способен справиться с таким объемом информации. Отсюда следует вывод, что только используя системный принцип можно разобраться в логических связях между отдельными фактами, и только этот принцип позволит более успешно и качественно проектировать новые исследования.

При этом важность понятия «система» очень велика в современной философии, науке и технике. Наряду с этим в последнее время все больше возрастает потребность в выработке единого подхода к разнообразным системным исследованиям в современном научном познании. Большинство исследователей наверняка осознает, что все же существует некоторая реальная общность в этом многообразии направлений, которая должна вытекать из единого понимания системы. Однако реальность как раз состоит в том, что единого понимания системы до сих пор не выработано.

Если рассмотреть историю разработки определений понятия «система», можно увидеть, что каждое из них вскрывает все новую сторону из его богатого содержания. При этом выделяются две основные группы определений. Одна тяготеет к философскому осмыслению понятия система, другая группа определений основывается на практическом использовании системной методологии и тяготеет к выработке общенаучного понятия системы.

Работы в области теоретических основ системных исследований охватывают такие проблемы как:

· онтологические основания системных исследований объектов мира, системность как сущность мира;

· гносеологические основания системных исследований, системные принципы и установки теории познания;

· методологические установления системного познания.

Смешение этих трех аспектов подчас создает ощущение противоречивости работ разных авторов. Этим же определяется противоречивость и множественность определений самого понятия «система». Одни авторы разрабатывают его в онтологическом смысле, другие - в гносеологическом, причем в разных аспектах гносеологии, третьи - в методологическом.

Вторая характерная черта системной проблематики состоит в том, что на всем протяжении развития философии и науки в разработке и применении понятия «система» явно выделяются три направления: одно связано с использованием термина «система» и нестрогим его толкованием: другое - с разработкой сущности системной концепции, однако, как правило, без использования этого термина: третье - с попыткой синтеза концепции системности с понятием «система» в его строгом определении.

При этом исторически всегда возникала двойственность толкования в зависимости от того с онтологических или гносеологических позиций ведется рассмотрение. Поэтому исходным основанием для выработки единой системной концепции, в том числе и понятия «система», является прежде всего разделение всех вопросов в историческом рассмотрении по принципу их принадлежности к онтологическим, гносеологическим и методологическим основаниям.

2 Онтологический смысл понятия «система»

При описании реальности в Древней Греции и фактически до XIX в. в науке не было четкого разделения между самой реальностью и ее идеальным, мысленным, рациональным представлением. Онтологический аспект реальности и гносеологический аспект знания об этой реальности отождествлялись в смысле абсолютного соответствия. Поэтому весьма длительное применение термина «система» имело ярко выраженный онтологический смысл.

В Древней Греции значение этого слова было связано, прежде всего, с социально-бытовой деятельностью и применялось в значении устройство, организация, союз, строй и т.п.. Далее этот же термин переносится на естественные объекты. Вселенную, филологические и музыкальные сочетания и т.д.

Важно то, что формирование понятия «система» из термина «система» идет через осознание целостности и расчлененности как естественных, так и искусственных объектов. Это и получило выражение в толковании системы как «целого, составленного из частей».

Фактически не прерываясь, эта линия осознания систем как целостных и одновременно расчлененных фрагментов реального мира идет через Новое время, философию Р. Декарта и Б. Спинозы, французских материалистов, естествознание XIX в., являясь следствием пространственно-механического видения мира, когда все другие формы реальности (свет, электромагнитные поля) рассматривались лишь как внешнее проявление пространственно-механических свойств этой реальности.

Фактически данный подход предусматривает некую первичную расчлененность целого, составленного в свою очередь из целостностей, разделенных (пространственно) уже самой природой и находящихся во взаимодействии. В этом же смысле широко используется термин «система» и в наши дни. Именно за этим пониманием системы закрепился термин материальная система как целостная совокупность материальных объектов.

Другое направление онтологической линии предусматривает использование термина «система» для обозначения целостности, определяемой некоторой организующей общностью этого целого.

В онтологическом подходе можно выделить два направления: система как совокупность объектов и система как совокупность свойств.

В целом использование термина «система» в онтологическом аспекте малопродуктивно для дальнейшего изучения объекта. Онтологическая линия связала понимание системы с понятием «вещь», будь то «вещь органичная», либо «вещь, составленная из вещей». Главным недостатком в онтологической линии понимания системы является отождествление понятия «система» с объектом или просто с фрагментом действительности. На самом деле использование термина «система» применительно к материальному объекту некорректно, так как всякий фрагмент действительности имеет бесконечное число проявлений и его познание распадается на множество сторон. Поэтому даже для природно расчлененного объекта мы можем дать только общее указание на факт наличия взаимодействий, без их конкретизации, так как не выделено, какие свойства объекта участвуют во взаимодействиях.

Онтологическое понимание системы как объекта не позволяет перейти к процессу познания, так как не дает методологии исследования. В связи с этим, понимание системы исключительно в представленном аспекте ошибочно.

3 Гносеологический смысл понятия «система»

У истоков гносеологической линии находится древнегреческая философия и наука. Данное направление дало две ветви в разработке понимания системы. Одна из них связана с трактовкой системности самого знания, сначала философского, затем научного. Другая ветвь была связана с разработкой понятий «закон» и «закономерность» как ядра научного знания.

Принципы системности знания разрабатывались еще в древнегреческой философии и науке. По сути, уже Евклид строил свою геометрию как систему, и именно такое изложение ей придал Платон. Однако применительно к знанию термин «система» античной философией и наукой не использовался.

Хотя термин «система» был упомянут уже в 1600 г., никто из ученых того времени его не использовал. Серьезная разработка проблемы системности знания с осмыслением понятия «система» начинается лишь с XVIII века. В то время были выявлены три важнейших требования к системности знания, а значит, и признака системы:

· полноту исходных оснований (элементов, из которых выводятся остальные знания);

· выводимость (определяемость) знаний;

· целостность построенного знания.

Причем под системой знания это направление имело в виду не знания о свойствах и отношениях реальности (все попытки онтологического понимания системы забыты и исключены из рассмотрения), а как определенную форму организации знаний.

Гегель, при разработке универсальной системы знания и универсальной системы мира с позиций объективного идеализма, преодолел такое разграничение онтологической и гносеологической линий. В целом к концу XIX в. полностью отбрасываются онтологические основания познания, причем система порой рассматривается как результат деятельности субъекта познания.

Однако понятие «система» так и не было сформулировано потому, что знание в целом, как и мир в целом, представляют собой бесконечный объект, принципиально не соотносимый с понятием «система», что являлось способом конечного представления бесконечно сложного объекта.

В результате развития гносеологического направления с понятием «система» оказались прочно связаны такие признаки, как целое, полнота и выводимость. Одновременно был подготовлен отход от понимания системы как глобального охвата мира или знания. Проблема системности знания постепенно сужается и трансформируется в проблему системности теорий, проблему полноты формальных теорий.

4 Разработка сущности системы в естественных науках

Не в философии, а в самой науке существовала гносеологическая линия, которая, разрабатывая сущность понимания системы, долгое время вообще не использовала этого термина.

С момента зарождения цель науки состояла в нахождении зависимостей между явлениями, вещами и их свойствами. Начиная с математики Пифагора, через Г. Галилея и И. Ньютона в науке формируется понимание того, что установление всякой закономерности включает следующие шаги:

· нахождение той совокупности свойств, которые будут необходимы и достаточны, чтобы образовать некоторую взаимосвязь, закономерность;

· поиск вида математической зависимости между этими свойствами;

· установление повторяемости, необходимости этой закономерности.

Поиск того свойства, которое должно войти в закономерность, часто длился веками (если не сказать - тысячелетиями). Одновременно с поиском закономерностей всегда возникал вопрос об основаниях этих закономерностей. Со времен Аристотеля зависимость должна была иметь причинное основание, однако еще теоремы Пифагора содержали другое основание зависимости - взаимоотношение, взаимообусловленность величин, не содержащую причинного смысла.

Эта совокупность вошедших в закономерность свойств образует некоторую единую, целостную группу именно в силу того, что она обладает свойством вести себя детерминировано. Но тогда эта группа свойств обладает признаками системы и является не чем иным, как «системой свойств» - это название ей и будет дано в XX в. Только термин «система уравнений» давно и прочно вошел в научное употребление. Осознание всякой выделенной зависимости как системы свойств наступает при попытках дать определение понятию «система». Дж. Клир определяет систему как совокупность переменных, а в естественных науках традиционным становится определение динамической системы как системы описывающих ее уравнений.

Важно, что в рамках данного направления разработан важнейший признак системы – признак самоопределяемости, самодетерминации входящего в закономерность набора свойств.

Таким образом, в результате развития естественных наук были выработаны такие важнейшие признаки системы как полнота набора свойств и самодетерминированность этого набора.

5 «система» и «системный подход» в наше время

Гносеологическая линия истолкования системности знания, значительно разработав смысл понятия «система» и ряд его важнейших признаков, не вышла на путь понимания системности самого объекта познания. Напротив, укрепляется положение, что система знания в любых дисциплинах образуется путем логического выведения, наподобие математики, что мы имеем дело с системой высказываний, имеющей гипотетико-дедуктивную основу. Это привело с учетом успехов математики к тому, что природа стала заменяться математическими моделями. Возможности математизации определяли как выбор объекта исследования, так и степень идеализации при решении задач.

Выходом из сложившейся ситуации явилась концепция Л. фон Берталанфи, с общей теории систем которого началось обсуждение многообразия свойств «органичных целых». Системное движение стало по сути своей онтологическим осмыслением свойств и качеств на разных уровнях организации и типов обеспечивающих их отношении, а Б.С. Флейшман положил в основу системологии упорядочение принципов усложняющегося поведения: от вещественно-энергетического баланса через гомеостаз к целенаправленности и перспективной активности.

Таким образом, происходит поворот к стремлению рассматривать объект во всей сложности, множественности свойств, качеств и их взаимосвязей. Соответственно образуется ветвь онтологических определений системы, которые трактуют ее как объект реальности, наделенный определенными «системными» свойствами, как целостность, обладающую некоторой организующей общностью этого целого. Постепенно формируется употребление понятия «система» как сложного объекта, организованной сложности. Одновременно с этим «математизируемость» перестает быть тем фильтром, который предельно упрощал задачу. Дж. Клир видит принципиальное отличие между классическими науками и «наукой о системах» в том, что теория систем формирует предмет исследования во всей полноте его естественных проявлений, не приспосабливая к возможностям формального аппарата.

Впервые обсуждение проблем системности явилось саморефлексией системных концепций науки. Начинаются небывалые по размаху попытки осознать сущность общей теории систем, системного подхода, системного анализа и т.д. и прежде всего - выработать само понятие «система». При этом в отличие от многовекового интуитивного использования главной целью становятся методологические установления, которые должны вытекать из понятия «система».

В целом характерно, что в явном виде не предпринимаются попытки вывести из онтологического понимания системы ее гносеологическое понимание. Один из ярких представителей понимания системы как набора переменных, представляющих набор свойств, Дж. Клир, подчеркивает, что он оставляет в стороне вопрос о том, какими научными теориями, философией науки или унаследованным генетическим врожденным знанием определяется «осмысленный выбор свойств». Эта ветвь понимания системы как набора переменных дает начало математической теории систем, где понятие «система» вводится с помощью формализации и определяется в теоретико-множественных терминах.

Так постепенно складывается положение, что онтологическое и гносеологическое понимание системы переплетаются. В прикладных областях систему трактуют как «целостный материальный объект», а в теоретических областях науки системой называют набор переменных и совокупность дифференциальных уравнений.

Наиболее явной причиной невозможности достичь единого понимания системы являются отличия, которые связаны с ответом на следующие вопросы:

1. Относится ли понятие система

· к объекту (вещи) в целом (любому или специфическому),

· к совокупности объектов (природно или искусственно расчлененной),

· не к объекту (вещи), но к представлению объекта,

· к представлению объекта через совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях,

· к совокупности элементов, находящихся в отношениях?

2. Выдвигается ли для совокупности элементов требование образовывать целостность, единство (определенную или не конкретизированную)?

3. Является ли «целое»

· первичным по отношению к совокупности элементов,

· производным от совокупности элементов?

4. Относится ли понятие система

· ко всему, что «различается исследователем как система»,

· только к такой совокупности, Которая включает специфический «системный» признак?

5. Все есть система или наряду с системами могут рассматриваться «не системы»?

В зависимости от того или иного ответа на данные вопросы получаем множество определений. Но если большое число авторов на протяжении 50 лет определяют систему через разные характеристики, то можно ли в их определениях все же усмотреть что-то общее? К какой группе понятий, к какой группе категорий относится понятие «система», если взглянуть на него с позиций множества существующих определений? Становится ясно, что все авторы говорят об одном и том же: через понятие система они стремятся отразить форму представления предмета научного познания. Причем в зависимости от этапа познания мы имеем дело с разными представлениями предмета, а значит, меняется и определение системы. Так, те авторы, которые хотят применить это понятие к «органичным целым», к «вещи» - относят его к выделенному объекту познания, когда предмет познания еще не выделен. Это соответствует самому первому акту познавательной деятельности.

Следующее определение с некоторыми оговорками отражает уже сам акт выделения предмета познания: «Понятие система стоит на самом верху иерархии понятий. Системой является все, что мы хотим рассматривать как систему...».

Далее, утверждение, что «система» - это список переменных... относящихся к некоторой главной проблеме, которая уже определена, позволяет перейти на следующий уровень, на котором выделена определенная сторона, срез объекта и совокупность характеризующих эту сторону свойств. Те, кому свойственно представление предмета познания в виде уравнений, приходят к определению системы через совокупность уравнений.

Тем самым множественность и разнообразие определений системы вызваны различием этапов формирования предмета научного познания.

Таким образом, можно сделать вывод, что система есть форма представления предмета научного познания. И в этом смысле она является фундаментальной и универсальной категорией. Все научное знание с момента его зарождения в Древней Греции строило предмет познания в виде системы.

Многочисленные дискуссии по поводу всех предлагавшихся определений, как правило, поднимали вопрос: кем и чем задаются эти важнейшие формирующие систему «системообразующие», «определенные», «ограничивающие» признаки? Оказывается, что ответ на эти вопросы общий, если учесть, что форма представления предмета познания должна соотноситься с самим объектом познания. Следовательно, именно объект определит то интегративное свойство (выделяемое субъектом), которое делает целостность «определенной». Именно в этом смысле следует трактовать положение, что целое предшествует совокупности элементов. Отсюда следует, что определение системы должно включать не только совокупность, композицию из элементов и отношений, но и целостное свойство самого объекта, относительно которого и строится система.

Принцип системности лежит в основе методологии, выражающий философские аспекты системного подхода и служащий основой изучения сущности и всеобщих черт системного знания, его гносеологических оснований и категориально-понятийного аппарата, истории системных идей и системоцентрических приемов мышления, анализа системных закономерностей различных областей объективной действительности. В реальном процессе научного познания конкретно-научного и философского направлений системные знания взаимодополняют друг друга, образуя систему знаний в системность. В истории познания выделение системных черт целостных явлений было связано с изучением отношений части и целого, закономерностей состава и структуры, внутренних связей и взаимодействий элементов, свойств интеграции, иерархии, субординации. Дифференциация научного знания порождает существенную потребность в системном синтезе знаний, в преодолении дисциплинарной узости, порожденной предметной или методологической специализацией знания.

С другой стороны, умножение разноуровневых и разнопорядковых знаний о предмете обусловливает необходимость в таком системном синтезе, который расширяет понимание предмета познания при исследовании все более глубоких оснований бытия и более системного изучения внешних взаимодействий. Важное значение имеет также и системный синтез разнообразных знаний, являющийся средством перспективного планирования, предвидения результатов практической деятельности, моделирования вариантов развития и их последствий и т. п.

Подводя итоги, видно, что в процессе человеческой деятельности принцип системности и следствия из него наполняются конкретным практическим содержанием, при этом реализация данного принципа может идти по следующим основным стратегическим направлениям.

1. Исследуются реально существующие объекты, рассматриваемые как системы, на основе системного подхода, путем выделения в этих объектах системных свойств и закономерностей, которые в дальнейшем могут быть изучены (отображены) частными методами конкретных наук.

2. На основе системного подхода, по априорному определению системы, уточняемому итерационно в процессе исследования, строится системная модель реального объекта. Эта модель в дальнейшем заменяет реальный объект в процессе исследования. При этом исследование системной модели может быть реализовано на основе как системологических концепций, так и частных методов конкретных наук.

3. Совокупность системных моделей, рассматриваемая отдельно от моделируемых объектов, сама может представлять собой объект научного исследования. При этом рассматриваются наиболее общие инварианты, способы построения и функционирования системных моделей, определяется область их применения.

Так, например, используем определение, представленное в : «Система» есть множество связанных между собой компонентов той или иной природы, упорядоченное по отношениям, обладающим вполне определенными свойствами; это множество характеризуется единством, которое выражается в интегральных свойствах и функциях множества. Соответственно отметим, что во-первых: любые системы состоят из исходных единиц – компонентов. В качестве компонентов системы могут рассматриваться объекты, свойства, связи, отношения, состояния, фазы функционирования, стадии развития. В рамках данной системы и на данном уровне абстракции компоненты представляются как неделимые, целостные и различимые единицы, то есть исследователь абстрагируется от их внутреннего строения, но сохраняет сведения об их эмпирических свойствах.

Составляющие систему объекты могут быть материальными (например, атомы, составляющие молекулы, клетки, составляющие органы) или идеальными (например, различные виды числа составляют элементы теоретической системы, называемой теорией чисел).

Свойства системы, специфичные для данного класса объектов могут стать компонентами системного анализа. Например, свойствами термодинамической системы могут быть температура, давление, объем, а напряженность поля, диэлектрическая проницаемость среды поляризация диэлектрика - по сути свойства электростатических систем. Свойства могут быть как изменяющимися, так и неизменными при данных условиях существования системы. Свойства могут быть внутренними (собственными) и внешними. Собственные свойства зависят только от связей (взаимодействий) внутри системы, это свойства системы «самой по себе». Внешние свойства актуально существуют лишь тогда, когда имеются связи, взаимодействия с внешними объектами (системами).

Связи изучаемого объекта также могут быть компонентами при его системном анализе. Связи имеют вещественно-энергетический, субстанциальный характер. Аналогично свойствам, связи могут быть внутренними и внешними для данной системы. Так, если мы описываем механическое движение тела как динамическую систему, то по отношению к этому телу связи имеют внешний характер. Если же рассмотреть более крупную систему из нескольких взаимодействующих тел, то те же механические связи следует считать внутренними по отношению к этой системе.

Отношения отличаются от связей тем, что не имеют ярко выраженного вещественно-энергетического характера. Тем не менее, их учет важен для понимания той или иной системы. Например, пространственные отношения (выше, ниже, левее, правее), временные (раньше, позже), количественные (меньше, больше).

Состояния и фазы функционирования используются при анализе систем, функционирующих на протяжении длительного промежутка времени, причем сам процесс функционирования (последовательность состояний во времени) познается путем выявления связей и отношений между различными состояниями. Примерами могут быть фазы сердечного ритма, сменяющие друг друга процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга и др.

В свою очередь этапы, стадии, ступени, уровни развития выступают компонентами генетических систем. Если состояния и фазы функционирования относятся к поведению во времени системы, сохраняющей свою качественную определенность, то смена этапов развития связана с переходом системы в новое качество.

Во-вторых – между компонентами множества, образующего систему, существуют системообразующие связи и отношения, благодаря которым реализуется специфическое для системы единство. Система обладает общими функциями, интегральными свойствами и характеристиками, которыми не обладают ни составляющие её элементы, взятые по отдельности, ни простая «арифметическая сумма» элементов. Важной характеристикой внутренней целостности системы является ее автономность или относительная самостоятельность поведения и существования. По степени автономности можно в известной степени судить об уровне и степени их относительной организованности и самоорганизованности.

Важными характеристиками любых систем являются присущие им организация и структура, к которым привязывают математическое описание систем.

Чтобы подчеркнуть справедливость приведенных рассуждений воспользуемся определением, приведенным в работе , согласно которому: «Система – множество взаимосвязанных элементов, образующее единое целое».

Что касается относительности понятий «компонент» («элемент») и «система» («структура») то следует отметить, что любая система может, в свою очередь, выступать в качестве компонента или подсистемы другой системы. С другой стороны, компоненты, выступающие при анализе системы как нерасчлененные целые, при более детальном рассмотрении сами по себе проявляют себя как системы. В любом случае связи элементов внутри подсистемы сильнее, чем связи между подсистемами, и сильнее, чем связи между элементами, принадлежащими различным подсистемам. Существенно также то, что количество типов элементов (подсистем) ограничено, внутреннее разнообразие и сложность системы определяется, как правило, разнообразием межэлементных связей, а не разнообразием типов элементов.

При анализе любых систем важно выяснить характер связи подсистем, иерархических уровней внутри системы; в системе сочетаются взаимосвязь ее подсистем по одним свойствам и отношениям и относительная независимость по другим свойствам и отношениям. В самоуправляемых системах это выражается, в частности, в сочетании централизации деятельности всех подсистем с помощью центральной управляющей инстанции с децентрализацией деятельности уровней и подсистем, обладающих относительной автономностью.

Также следует учитывать, что сложная система - это результат эволюции более простой системы. Система не может быть изучена, если не изучен ее генезис.

Иначе говоря, познание того или иного объекта как системы должно включать в себя следующие основные моменты: 1) определение структуры и организации системы; 2) определение собственных (внутренних) интегральных свойств и функций системы; 3) определение функций системы как реакций на выходах в ответ на воздействие других объектов на входы; 4) определение генезиса системы, т.е. способов и механизмов ее образования, а для развивающихся систем - способов их дальнейшего развития.

Особенно важной характеристикой системы является ее структура. Унифицированное описание систем на структурном языке предполагает определенные упрощения и абстракции. Если при определении компонентов системы можно абстрагироваться от их строения, рассматривая их как нерасчлененные единицы, то следующий шаг заключается в отвлечении от эмпирических свойств компонентов, от их природы (физической, биологической и пр.) при сохранении различий по качеству.

Способы связи и виды отношений между компонентами системы зависят как от природы компонентов, так и от условий существования системы. Для понятия структуры специфичен особый и в то же время универсальный тип отношений и связей - отношения композиции элементов. Отношения порядка (упорядоченности) в системе существуют в двух видах: устойчивые и неустойчивые применительно к точно определенным условиям существования системы. Понятие структуры отображает устойчивую упорядоченность. Структура системы есть совокупность устойчивых связей и отношений, инвариантных по отношению к вполне определенным изменениям, преобразованиям системы. Выбор этих преобразований зависит от границ и условий существования системы. Структуры объектов (систем) того или иного класса описываются в виде законов их строения, поведения и развития.

Также отметим, что при удалении из системы одного или нескольких элементов структура может остаться неизменной, а система может сохранить свою качественную определенность (в частности, работоспособность). Удаленные элементы в некоторых случаях могут быть без ущерба заменены новыми, инокачественными. В этом проявляется преобладание внутренних структурных связей над внешними. Структура не существует как независимое от элементов организующее начало, а сама определяется составляющими ее элементами. Совокупность элементов не может сочетаться произвольным образом, следовательно, способ связи элементов (структура будущей системы) частично определяется свойствами элементов, взятых для ее построения. Например, структура молекулы определяется (частично) тем, из каких атомов она состоит. Вхождение элемента в структуру более высокого уровня мало сказывается на его внутренней структуре. Ядро атома не изменяется, если атом войдет в состав молекулы, а микросхеме «все равно», в составе какого устройства она функционирует. Элемент может выполнять присущие ему функции только в составе системы, только в координации с соседними элементами. В некоторых случаях даже сколько-нибудь длительное сохранение элементом своей качественной определенности невозможно за пределами системы.

Таким образом, при использовании системного подхода на первом этапе стоит задача представления изучаемого объекта в виде системы.

На втором этапе необходимо произвести системное исследование. Чтобы получить полное и правильное представление о системе, необходимо осуществлять это исследование в предметном, функциональном и историческом аспектах.

Целью предметного анализа является ответ на такие вопросы как: каков состав системы, и какова связь между компонентами ее структуры. В основе предметного исследования лежат главные свойства системы – целостность и делимость. При этом компонентный состав и набор связей между компонентами системы должны быть необходимыми и достаточными для существования самой системы. Очевидно, строгое разделение компонентного и структурного анализа невозможно ввиду их диалектического единства, поэтому эти исследования проводятся параллельно. Также необходимо установить место рассматриваемой системы в надсистеме и выявить все ее связи с другими элементами этой надсистемы. На этом этапе предметного анализа производится поиск ответов на вопросы о составе надсистемы, в которую входит исследуемая система и о связи исследуемой системы с другими системами через надсистему.

Следующим важным аспектом системного исследования является функциональный аспект. По сути, он представляет собой анализ динамики тех связей, которые были выявлены и идентифицированы на этапе предметного анализа и отвечает на вопросы о том как работает данный компонент системы и как работает исследуемая система в данной надсистеме.

Что касается исторического исследования, то его можно отнести к динамике развития системы, причем жизненный цикл любой системы разделяют на несколько этапов: возникновение, становление, эволюция, разрушение или преобразование. Историческое исследование предполагает проведение генетического анализа, при котором прослеживается история развития системы и определяется текущая стадия ее жизненного цикла, и прогностического анализа, намечающего пути ее дальнейшего развития .

Подводя итоги приведенного анализа, отметим, что в основе системного подхода лежит рассмотрение каждой системы как некоторой подсистемы более общей системы. Что касается характеристик подсистемы, то они определяются требованиями, предъявляемыми к системе, стоящей на более высокой ступени иерархии, причем при проектировании или анализе подсистемы необходимо учитывать взаимодействие ее с другими подсистемами, стоящими на той же ступени иерархической лестницы. При использовании системного подхода необходимо учитывать из каких компонентов образована система и способ их взаимодействия. Также пристальное внимание заслуживает то, какие функции выполняет система и образующие ее компоненты и как она взаимосвязана с другими системами, как по горизонтали, так и по вертикали, каковы механизмы сохранения, совершенствования и развития системы. Подлежит изучению вопрос возникновения и развития системы.

Указанные этапы могут многократно повторяться, каждый раз уточняя представление об исследуемой системе, до тех пор, пока не будут рассмотрены все необходимые аспекты знания на требуемом уровне абстракции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Каждая эпоха имеет свой стиль мышления, определяемый многими факторами, и, прежде всего уровнем развития производительных сил, в том числе и науки, и общественными отношениями. Реальная жизнь индивида, хочет он того или нет, оказывает непосредственное влияние на его мировоззрение, заставляет видеть мир сквозь призму современности. Как бы талантлив и объективен ни был ученый, главный акцент в своих исследованиях он неизбежно будет делать на тех явлениях, процессах, взаимодействиях, которые в его эпоху больше всего волнуют общество. Иначе говоря, какова общественная жизнь, таково и миропонимание в целом.

Что касается истины, то, будучи по своему содержанию независимой от познающего субъекта, она в то же время может по-разному отражаться в сознании человека. Сознание же человека формируется обществом. Истина не является чем-то сплошным, ровным и одноцветным. Она, как и сама реальность, многогранна и неисчерпаема. Какую сторону, грань, оттенок истины признать за всю истину, в какой степени приближения к абсолюту ее увидеть, во многом зависит от человека, живущего в данное время и в данном обществе. Вот почему понимание истины, относящейся к одним и тем же вещам, явлениям, процессам, разнится и меняется в разные эпохи и в разных общественных системах. Конкретное общество, конкретный образ жизни, так или иначе, изменяют видение мира человеком.

Отсюда любая абсолютизация значения какого-либо явления, закона, процесса, взаимодействия, связанная с истолкованием его как исчерпывающего многообразие реальности, глубоко ошибочна и препятствует конструктивному развитию теоретического познания и практики. Истина всегда актуальна. Актуализация знания - вот к чему сознательно или бессознательно стремится каждый ученый. Актуализация истины отнюдь не исключает наличия абсолютных истин. Вращение Земли вокруг Солнца - это абсолютная истина, но понимание этой истины, скажем, Коперником, отличается от ее понимания современным ученым. Как видим, абсолютная истина также актуализируется, обогащается новыми открытиями, новыми представлениями. Методология системного познания и преобразования мира является эффективным средством актуализации знаний.

Накоплено достаточно фактов, свидетельствующих о системной организации материи и её свойств. Теперь стоит задача философски осмыслить эти факты, найти общие закономерности и привести в соответствие с новыми идеями все знание, т. е. актуализировать его. Эта задача решается сегодня представителями всех областей науки и практики, в том числе и философами.

Системное осмысление реальности, системный подход к теоретической и практической деятельности – является одним из принципов диалектики, так же как и категория «система» - это одна из категорий диалектического материализма. Сегодня понятие «система» и принцип системности стали играть важную роль в жизнедеятельности человека. Дело в том, что общее прогрессивное движение науки, знания происходит неравномерно. Всегда выделяются определенные участки, развивающиеся быстрее других, возникают ситуации, требующие более глубокого и детального осмысления, а следовательно, и особого подхода к исследованию нового состояния науки. Поэтому выдвижение и усиленная разработка отдельных моментов диалектического метода, способствующих более глубокому проникновению в объективную реальность, вполне закономерное явление. Метод познания и результаты познания взаимосвязаны, воздействуют друг на друга: метод познания способствует более глубокому проникновению в суть вещей и явлений; в свою очередь, накопленные знания совершенствуют метод.

В соответствии с текущими практическими интересами человечества меняется познавательное значение принципов и категорий. Подобный процесс отчетливо наблюдается когда под влиянием практических потребностей происходит усиленная разработка системных идей.

Системный принцип в настоящее время, выступает в качестве элемента диалектического метода как системы и выполняет свою специфическую функцию в познании наряду с другими элементами диалектического метода.

В настоящее время принцип системности – необходимое методологическое условие, требование любого исследования и практики. Одной из его фундаментальных характеристик является понятие системности бытия, а тем самым и единства наиболее общих законов его развития.

ЛИТЕРАТУРА

1. Князева Е.Н. Сложные системы и нелинейная динамика в природе и обществе. // Вопросы философии, 1998, №4

2. Заварзин Г.А. Индивидуалистический и системный подход в биологии // Вопросы философии, 1999, №4.

3. Философия: Учебн. Пособие для студентов вузов. / В.Ф. Берков, П.А. Водопьянов, Е.З. Волчек и др.; под общ. ред. Ю.А. Харина.- Мн., 2000.

4. Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. – М., 1978.

5. Садовский В. Н. Основания общей теории систем.- М., 1974

6. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач.- М., 1990.

7. Флешиман B.C. Основы системологии. - М., 1982.

8. Балашов Е. П. Эволюционный синтез систем. - М., 1985.

9. Малюта А.Н. Закономерности системного развития. – Киев, 1990.

10. Тюхтин В.С. Отражение, система, кибернетика. – М., 1972.

11. Титов В.В. Системный подход: (Учебное пособие) /Высшие государственные курсы повышения квалификации руководящих, инженерно-технических и научных работников по вопросам патентоведения и изобретательства. – М., 1990.

Репетиторство

Нужна помощь по изучению какой-либы темы?

Наши специалисты проконсультируют или окажут репетиторские услуги по интересующей вас тематике.
Отправь заявку с указанием темы прямо сейчас, чтобы узнать о возможности получения консультации.

В наше время происходит невиданный прогресс знания, который, с одной стороны, привел к изобретению и скоплению многих новейших сведений, факторов из различных областей жизни, и тем самым поставил человечество перед потребностью их систематизации, отыскания общего в частном, неизменного в изменяющемся. Однозначного понятия системы не существует. В наиболее общем виде под системой понимается совокупность взаимосвязанных частей, образующих определенную целостность, некоторое единство.

Системный подход - это методология рассмотрения разного рода комплексов, позволяющая глубже и лучше осмыслить их сущность (структуру, организацию и другие особенности) и найти оптимальные пути и методы воздействия на развитие таких комплексов и систему управления ими.

Системный подход является необходимым условием применения математических методов, но его значение выходит за данные рамки. Системный подход - это всеобъемлющий комплексный подход. Он подразумевает многосторонний учет специфических черт соответствующего объекта, определяющих его структуру, а, следовательно, и организацию.

Каждая система имеет свои, присущие ей, особенности. Собственную реакцию на управление, собственную способность реагировать на различного рода воздействия, собственные формы возможного отклонения от программы.

Производственные объекты представляют собой сложные иерархические системы, состоящие из комплекса взаимосвязанных и взаимозависимых подсистем: предприятие, цех производственный участок, участок «человек-машина».

Работы по организации и управлению производством состоят в проектировании и обеспечении функционирования систем. Они включают:

1)Установление характера взаимосвязи элементов системы (подсистем) и каналов, по которым осуществляются связи в пределах системы;
2)Создание условий согласованного развития элементов системы и достижения тех целей, для реализации которых она предназначена;
3)Создание механизма, обеспечивающего это согласование;
4)Организационное построение органов управления, разработка методов и приемов управления системой.

Системный подход к управлению производством (организацией) получил наибольшее распространение в США и используется практически во всех странах. Он предполагает рассмотрение фирмы как сложной системы, состоящей из различных подсистем, функции. Этим обусловлена классификация подсистем, составляющих либо организационную структуру фирмы, либо производственную структуру.

Понятие «система» предполагает, что все входящие в нее подсистемы тесно между собой взаимосвязаны и имеют многообразные связи с внешней средой. Фирма рассматривается как организация, представляющая собой комплекс взаимосвязанных элементов. При этом внутренняя структура организационной системы допускает относительную автономность подсистем, которые образуют иерархию подсистем.

Системный подход предполагает наличие особого единства системы со средой, она определяется как совокупность внешних элементов, оказывающих влияние на взаимодействие элементов системы.

Для выражения сути системы используются различные средства: графические, математические, матричные, «дерево решений» и др. каждое из этих средств не может полностью отразить суть системы, которая состоит во взаимосвязи ее элементов. управленческий пенсионный челябинск

Всестороннее изучение взаимосвязей элементов (подсистем) необходимо для построения модели объекта управления - фирмы либо предприятия. Эксперименты с моделью дают возможность совершенствовать управленческие решения, то есть находить наиболее эффективные пути достижения целей.

Изучение связей элементов (подсистем) необходимо для представления модели объекта управления. Это даёт возможность улучшить управленческие решения, находить более действенные способы достижения целей.

Системный подход к управлению производством исходит из того, что разработка планов диверсифицированного и децентрализованного производства подчиняется интересам взаимодействия производственных подразделений, составляющих производственную (операционную) систему. Такой подход получил развитие благодаря использованию компьютерной техники и созданию централизованных информационных систем.

Использование компьютерной техники на основе системного подхода позволяет совершенствовать методы и структуру управления производством.

Системный подход как общеметодический принцип используется в различных отраслях науки и деятельности человека. Гносеологической основой (гносеология - раздел философии, изучающий формы и методы научного познания) является общая теория систем, начало которой положил австралийский биолог Л. Берталанфи. Предназначение этой науки он видел в поиске структурного сходства законов, установленных в различных дисциплинах, исходя из которых можно вывести общесистемные закономерности.

В данном плане системный подход представляет одну из форм методологического знания, связанную с исследованием и созданием объектов как систем, и относится лишь к системам (первая черта системного подхода).

Второй чертой системного подхода является иерархичность познания, требующая многоуровневого изучения предмета: изучение самого предмета; «собственный» уровень; изучение этого же предмета как элемента более широкой системы - «вышестоящий» уровень и, наконец, изучение этого предмета в соотношении с составляющими данный предмет элементами - нижестоящий уровень.

Следующей чертой системного подхода является изучение интегративных свойств и закономерностей систем и комплексов систем, раскрытие базисных механизмов интеграции целого. И, наконец, важной чертой системного подхода является его нацеленность на получение количественных характеристик, создание методов, сужающих неоднозначность понятий, определений, оценок. Другими словами, системный подход требует рассматривать проблему не изолированно, а в единстве связей с окружающей средой, постигать сущность каждой связи и отдельного элемента, проводить ассоциации между общими и частными целями. Все это формирует особый метод мышления, позволяющий гибко реагировать на изменения обстановки и принимать обоснованные решения.

С учетом сказанного определим понятие системного подхода.

Системный подход - это подход к исследованию объекта (проблемы, явления, процесса) как к системе, в которой выделены элементы, внутренние и внешние связи, наиболее существенным образом влияющие на исследуемые результаты его функционирования, а цели каждого из элементов определены исходя из общего предназначения объекта.

На практике для реализации системного подхода необходимо предусмотреть выполнение следующей последовательности действий:

формулировку задачи исследования;

выявление объекта исследования как системы из окружающей среды;

установление внутренней структуры системы и выявление внешних связей;

определение (или постановка) целей перед элементами исходя из проявляющегося (или ожидаемого) результата всей системы в целом;

разработка модели системы и проведение на ней исследований.

В настоящее время много работ посвящено системным исследованиям. Общее у них то, что все они посвящены решению системных задач, в которых объект исследований представляется в виде системы.

формулирование целей и выяснение их иерархии до начала какой-либо деятельности, связанной с управлением, особенно с принятием решений;

достижение поставленных целей при минимальных затратах посредством сравнительного анализа альтернативных путей и методов достижения целей и осуществления соответствующего выбора;

количественная оценка (квантификация) целей, методов и средств их достижения, основанная не на частичных критериях, а на широкой и всесторонней оценке всех возможных и планируемых результатов деятельности.

Наиболее широкая трактовка методологии системного подхода принадлежит профессору Людвигу Берталанфи, выдвинувшему еще в 1937 г. идею «общей теории систем».

Предмет «общей теории систем» Берталанфи определяет как формирование и фиксацию общих принципов, которые действительны для систем вообще. «Следствием наличия общих свойств систем, - писал он, - является проявление структурных подобий, или изоморфизмов, в различных областях. Это соответствие вызвано тем обстоятельством, что данные единства можно в некоторых отношениях рассматривать как «системы», те комплексы элементов, находящихся во взаимодействии. Фактически аналогичные концепции, модели и законы часто обнаруживались в весьма далеких друг от друга областях, независимо и на основании совершенно различных фактов».

Системные задачи могут быть двух типов: системного анализа или системного синтеза.

Задача анализа предполагает определения свойств системы по известной ей структуре, а задача синтеза - определение структуры системы по ее свойствам.

Задачей синтеза является создание новой структуры, которая должна обладать желаемыми свойствами, а задачей анализа - изучение свойств уже существующего образования.

Системный анализ и синтез предполагает исследование больших систем, сложных задач. Н.Н. Моисеев отмечает: «Системный анализ... требует анализа сложной информации различной физической природы». Исходя из этого, Ф.И. Перегудов определяет, что «... системный анализ есть теория и практика улучшающего вмешательства в проблемные ситуации». Рассмотрим особенности реализации системного подхода. Любое исследование предваряет его формулировка, из которой должно быть понятно, что нужно делать и на основании чего это делать.

В формулировке задачи исследования надо постараться различить общий и частный планы. Общий план определяет тип задачи - анализ или синтез. Частный план задачи отражает функциональное предназначение системы и описывает характеристики, подлежащие исследованию.

Например:

1) разработать (общий план - задача синтеза) космическую систему, предназначенную для оперативного наблюдения земной поверхности (частный план);
2) определить (общий план - задача анализа) оперативность, наблюдение земной поверхности с помощью космической системы (частный план).

Конкретность формулировки задачи во многом зависит от знаний исследователя и имеющейся информации. Меняется представление о системе и это приводит к тому, что почти всегда имеются различия между поставленной и решаемой задачей. Чтобы они были несущественными, формулировка задачи должна корректироваться в процессе ее решения. Изменение в основном будут касаться частного плана сформулированной задачи.

Особенностью выделения объекта как системы из окружающей среды является то, что необходимо выбрать такие его элементы, деятельность или свойства которых проявляются в области исследования данного объекта.

Необходимость выявления (либо создания) той или иной связи определяется степенью ее воздействия на исследуемые характеристики: должны оставляться те, которые оказывают немаловажное воздействие. В тех случаях, когда связи неясны, необходимо укрупнить структуру системы до известных уровней и проводить исследования в целях последующего углубления детализации до необходимого уровня. Не должны вводиться в структуру системы элементы, не имеющие связей с другими.

При этом подходе любая система, объект рассматривается как совокупность взаимосвязанный и взаимодействующих элементов, имеющая вход, связи с внешней средой, выход, цель и обратную связь.

При проведении исследования системы управления, системный подход предусматривает рассмотрение организаций как открытой многоцелевой системы, имеющей определённые рамки, взаимодействующие между собой, внутреннюю и внешнюю среды, внешние и внутренние цели, подцели каждой из подсистем, стратегии достижения целей и т.д.

При этом изменение в одном из элементов любой системы вызывает изменение в других элементах и подсистемах, что основывается на диалектическом подходе и взаимосвязи и взаимообусловленности всех явлений в природе и обществе.

Системный подход предусматривает изучение всей совокупности параметров и показателей функционирования системы в динамике, что требует исследования внутриорганизационных процессов адаптации, саморегулирования, самоактуализации, прогнозирования, планирования, координации, принятия решений и т.д.

Системный подход рассматривает исследование того или иного объекта как систему целостного комплекса взаимосвязанных и взаимодействующих элементов в единстве со средой, в которой он находится. Одним из важнейших направлений, составляющих методологическую базу исследования для относительно сложных систем управления, является системный анализ. Его применение актуально для таких задач, как анализ и совершенствование системы управления при реструктуризации организаций, диверсификации производства, технического перевооружения и других задач, которые постоянно возникают в условиях рынка, и значит динамики внешней среды. Особенностью системного анализа является сочетание в нём различных методов анализа с общей теорией систем, исследованием операций, техническими и программными средствами управления.

Исследование операций как научное направление использует математическое моделирование процессов и явлений. Использование методов исследования операций в рамках системного подхода особенно целесообразно при изучении организационных систем для принятия оптимальных решений. Из сказанного следует вывод: установление внутренней структуры не является операцией только начального этапа исследования, она будет уточняться и изменяться по мере проведения исследований. Этот процесс отличает сложные системы от простых, в которых элементы и связи между ними не является операцией только начального этапа исследования, она будет уточняться и изменяться по мере проведения исследований. Этот процесс отличает сложные системы от простых, в которых элементы и связи между ними не изменяются в течение всего цикла исследования.

В любой системе каждый элемент ее структуры функционирует исходя из некоторой своей цели. При ее выявлении (или постановке) следует руководствоваться требованием подчиненности общей цели системы. Здесь следует отметить, что иногда частные цели элементов не всегда согласуются с конечными целями самой системы.

Сложные системы, как правило, исследуются на моделях. Целью моделирования является определение реакций системы на воздействия, границы функционирования системы, эффективность алгоритмов управления. Модель должна допускать возможность вариаций изменения количества элементов и связей между ними с целью исследования различных вариантов построения системы. Процесс исследования сложных систем носит итеративный характер. И число возможных приближений зависит от априорных знаний о системе и жесткости требований к точности получаемых результатов.

На основе проведенных исследований вырабатываются рекомендации:

по характеру взаимодействия между системой и окружающей средой;

структуре системы, видам организации и типам связей между элементами;

закону управления системой.

Основная практическая задача системного подхода в исследовании систем управления состоит в том, чтоб, обнаружив и описав сложность, доказать также дополнительные физически реализуемые связи, которые бы, будучи наложенными на сложную систему управления, сделали ее управляемой в требуемых пределах, сохранив при этом такие области самостоятельности, которые способствуют повышению эффективности системы.

Включенные новые обратные связи должны увеличить благоприятные и ослабить неблагоприятные тенденции поведения системы управления, сохранив и укрепив ее целенаправленность, однако при этом ориентируя ее на интересы надсистемы.

Одесский национальный политехнический университет

Кафедра философии и методологии науки

Системный подход в науке и технике

(реферат)

Козырев Д.С. аспирант кафедры ТЭС и ЭТ

Тема диссертации: «комбинированные системы энергоснабжения на основе альтернативных энергоресурсов»

Научный руководитель проф. Баласанян Г.А.

Одесса 2011

Введение3

1 Понятие «система» и «системный подход»5

2 Онтологический смысл понятия «система»8

3 Гносеологический смысл понятия «система»10

4 Разработка сущности системы в естественных науках12

5 «Система» и «системный подход» в наше время14

Заключение26

Литература29

Введение

Системный подход не существует в виде строгих методологических концепций. Он выполняет свои эвристические (творческие) функции, оставаясь совокупностью познавательных принципов, основной смысл которых состоит в соответственном ориентировании конкретных исследований.

Цель данной работы – попытаться показать, как важен системный подход в науке и технике. Преимуществами данного метода, прежде всего, является то, что он расширяет область познания по сравнению с той, что существовала раньше. Системный подход, основываясь на поиске механизмов целостности объекта и выявления технологии его связей, позволяет по-новому объяснить сущность многих вещей. Широта принципов и основных понятий системного подхода ставит их в тесную связь с другими методологическими направлениями современной науки.

Необходимо также попытаться определиться с понятиями «система», «системный подход». Разобраться с утверждением, что системы представляют собой комплексы, которые можно синтезировать и оценивать. Я надеюсь что полученные мной знания, помогут мне в решении научных и практических задач, которые я намерен ставить в своей диссертации. Поскольку связь темы данного реферата с темой моей будущей научной работой очевидна. Мне предстоит спроектировать комбинированную систему энергоснабжения, которая будет основываться на альтернативных энергоресурсах. В свою очередь каждый элемент этой схемы (когенерационная установка, индивидуальный тепловой пункт, тепловой насос, ветроустановка, солнечный коллектор и пр.) также является довольно непростой системой.

1. Понятие «система» и «системный подход»

Как указано выше,  в настоящее время системный подход используется практически во всех областях науки и техники: кибернетике, для анализа различных биологических систем и систем воздействия человека на природу, для построения систем управления транспортом, космическими полетами, различных систем организации и управления производством, теории построения информационных систем, во множестве других, и даже в психологии.

Если обратиться к социальной философии, то и здесь анализ основных проблем данной области приводит к вопросам об обществе как целостности, а точнее,  об его системности, о критериях членения исторической действительности, об элементах общества как системы.

Работы в области теоретических основ системных исследований охватывают такие проблемы как:

онтологические основания системных исследований объектов мира, системность как сущность мира;

гносеологические основания системных исследований, системные принципы и установки теории познания;

методологические установления системного познания.

1.2. Онтологический смысл понятия «система»

1.3. Гносеологический смысл понятия «система»

полноту исходных оснований (элементов, из которых выводятся остальные знания);

выводимость (определяемость) знаний;

целостность построенного знания.

4 Разработка сущности системы в естественных науках

нахождение той совокупности свойств, которые будут необходимы и достаточны, чтобы образовать некоторую взаимосвязь, закономерность;

поиск вида математической зависимости между этими свойствами;

установление повторяемости, необходимости этой закономерности.

5. ОДИН ПОДХОД К ОБЩЕЙ ТЕОРИИ СИСТЕМ.

В 1959 г. в Кейсовском технологическом институте (Кливледнд шт.Огайо) был создан центр исследования систем или, точнее, системных исследований, объединивший отделы исследования операций, вычислительной техники и автоматики. Перед этим научным коллективом, который возглавил известный специалист по автоматике проф. Д.Экман (трагически погибший в результате автомобильной катастрофы в 1962 г.), были поставлены весьма широкие и сложные задачи. Центр должен был приступить к разработке качественно новых методов анализа, синтеза и изучения сложных или больших систем, создать методологию системных исследований, способствовать развитию общей теории больших систем.

Очевидно, что только для формирования конкретной программы работы центра нужно было приложить немалые усилия. С этой целью весной 1960 г. был созван первый симпозиум под девизом «Системы – исследование и синтез», на котором известные учёные, представляющие различные дисциплины, выдвинули ряд проблем в области системных исследований. Труды этого симпозиума были изданы в 1961 г.

В 1963 г. состоялся второй симпозиум, проходивший под девизом «Взгляды на общую теорию систем».

Один из докладчиков второго симпозиума был У.Чёрчмен, который выступил со своими аксиомами, отражающие его взгляды на общую теорию систем.

Аксиоматический подход Чёрчмена к общей теории систем показался мне достаточно интересным и я решил его изложить.

Автор убеждён, что все интересующиеся общей теорией систем стремятся рассмотреть все возможные подходы к этому направлению, ибо в противном случае это увлекательное теоретическое начинание породило бы лишь ничтожный замкнутый кружок бесплодных схоластов.

Цель предлагаемых аксиом заключается в постулировании следующих утверждений: 1) системы представляют собой комплексы, которые можно синтезировать и оценивать; 2) прилагательное «общая» в выражении «общая теория систем» относится как - к «теории», так и к самим «системам». Аксиомы формулируются следующим образом.

1.Системы синтезируются и конструируются. Необходимым условием синтеза является способность к оценке. Следовательно, системы можно оценивать и предлагаемые альтернативные варианты можно сравнивать с исходным с точки зрения того, являются ли они лучше или хуже этого варианта. Если выразить эту мысль более точно, то можно задать целевую функцию для оценки качества альтернативных систем на которую наложена система ограничений, представляющих в свою очередь определенные цели, которых стремится достичь конструктор.

«Конструирование» включает практическую реализацию синтезированной системы, а также изменение структуры и параметров на основе накопленного опыта.

При такой интерпретации систем из рассмотрения исключаются астрономические, механические и тому подобные системы. В таком случае системы синтезируются для описания событий и эти системы отвечают первой аксиоме, так как их можно синтезировать и конструировать.

2. Системы синтезируются по частям. Конструктор разбивает общую задачу синтеза на множество частных задач, решение каждой из которых определяет составную часть более крупной системы.

3. Компоненты систем также являются системами. Это означает, что каждый компонент можно оценивать и разрабатывать в указанном выше смысле. Это означает также, что каждый компонент можно рассматривать как состоящий из более мелких компонентов и что процесс такого расчленения логически бесконечен, хотя на практике конструктор останавливается по своему усмотрению на каком-то уровне, считая компоненты, соответствующие этому уровню, «элементарными блоками системы».

4. Система замкнута, если её оценка не зависит от характеристик окружающей её среды, которая относится к определённому классу сред. Смысл этой аксиомы сводится к тому, что конструктор стремится получить некоторую устойчивую систему сохраняющую свои свойства даже при изменении условий окружающей среды. Если конструктор считает, что возможные изменения в окружающей среде способны ухудшить функционирование системы, то в ходе разработки он будет стремится синтезировать такую систему, которая устойчива к этим возмущениям.

Когда можно полагать, что все возможности такого рода в достаточной мере учтены, конструктор считает созданную систему замкнутой. Как правило, он и не пытается учесть все возможные изменения в окружающей среде. Если же он встал бы на эту точку зрения, то в таком случае справедлива аксиома:

5. Обобщенная система есть замкнутая система, остающаяся замкнутой во всех возможных средах. Иными словами, обобщенная система характеризуется абсолютной устойчивостью к изменениям окружающей среды.

Вопросы, возникающие в связи с обобщеннымисистемами, напоминают известные философские проблемы. Прежде всего, сколько элементов содержится в классе обобщенных систем? Если ответить на этот вопрос - «ни одного», мы приходим к философскому анархизму. При ответе-«один» приходим к философскому монизму, соответствующему, например, учению стоиков, Спинозы, Лейбница и некоторых других философов. Если же ответ гласит - «много», то мы сталкиваемся с философским плюрализмом. Далее возникает вопрос, является ли обобщенная система добром или злом. Автор считает, что конструкторы систем должны четко высказаться в том смысле, что системы можно создавать как во имя добра, так и во имя зла. Нет никаких разумных оснований проводить различия между задачами построения систем, отвечающих научным критериям совершенства, и задачами создания систем, несущих в себе добро и зло. При построении систем на их создателя в равной мере возложена ответственность заиспользование всего арсенала научных знаний и технических средств, а также приемлемых этических критериев при построении системы. Тем не менее могут возникнуть опасения. Я считаю, что если человеку когда-либо удастся создать некоторую подлинно замкнутую обобщенную систему, то в итоге она явится не добром, а злом. Следующие две аксиомы выражают убеждения у. Чёрчмена по этим вопросам.

6. Существует одна и только одна обобщённая система (монизм).

7. Эта обобщенная система оптимальна.

Наиболее общей задачей синтеза систем является приближение к некоторой обобщенной системе. Иными словами:

8. Общая теория систем есть, методология поиска обобщенной системы. И в заключение:

9. Поиск обобщенной системы становится все более затруднительным с течением времени и никогда не завершится (реализм).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Системное осмысление реальности, системный подход к теоретической и практической деятельности – является одним из принципов диалектики, так же как и категория «система»  это одна из категорий диалектического материализма. Сегодня понятие «система» и принцип системности стали играть важную роль в жизнедеятельности человека. Дело в том, что общее прогрессивное движение науки, знания происходит неравномерно. Всегда выделяются определенные участки, развивающиеся быстрее других, возникают ситуации, требующие более глубокого и детального осмысления, а следовательно, и особого подхода к исследованию нового состояния науки. Поэтому выдвижение и усиленная разработка отдельных моментов диалектического метода, способствующих более глубокому проникновению в объективную реальность, вполне закономерное явление. Метод познания и результаты познания взаимосвязаны, воздействуют друг на друга: метод познания способствует более глубокому проникновению в суть вещей и явлений; в свою очередь, накопленные знания совершенствуют метод.

В ходе научно-технической революции проблема создания больших систем и управления этими системами стала центральной проблемой как в самой науке, так и в развитии общества. Всё народное хозяйство в целом, отдельные его отрасли и звенья, промышленные предприятия и научно-исследовательские учреждения, технические объекты самой различной природы, программы разработки и осуществления крупных проектов, короче говоря, бесчисленное разнообразие можно и часто просто необходимо рассматривать как большие системы.

Дело в том, что при изучении больших систем приходится анализировать огромное богатство связей элементов и явлений, подвергать их всестороннему исследованию, учитывать взаимодействие частей и целого, неопределённость поведения системы, её связи и взаимодействие с окружающей средой. Системы этого класса выступают, как правило, в виде сложных человеко-машинных систем, для синтеза и управления которыми необходимо привлечение всего арсенала методов и средств самых различных отраслей науки и техники. Увы, этот на первый взгляд неисчерпаемый арсенал часто оказывается недостаточным для решения системных задач на том уровне, которого требуют нужды современного общества.

Проблема осложняется ещё и тем, что в отличие от традиционных постановок задач в точных науках, при изучении больших систем, возникают чрезвычайно сложные задачи научного обоснования и формирования таких критериев, а также согласования критерия функционирования всей системы с критериями для отдельных её частей, которые в свою очередь, как правило, являются достаточно сложными системами.

ЛИТЕРАТУРА

Князева Е.Н. Сложные системы и нелинейная динамика в природе и обществе. // Вопросы философии, 1998, №4

Заварзин Г.А. Индивидуалистический и системный подход в биологии // Вопросы философии, 1999, №4.

Философия: Учебн. Пособие для студентов вузов. / В.Ф. Берков, П.А. Водопьянов, Е.З. Волчек и др.; под общ. ред. Ю.А. Харина. Мн., 2000.

Уемов А.И. Системный подход и общая теория систем. – М., 1978.

Садовский В. Н. Основания общей теории систем. М., 1974

Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. М., 1990.

Исследование систем. Материалы всесоюзного симпозиума. М.Д. Ахундов - М., 1971.

Системный подход

Направление методологии исследования, в основе которого лежит рассмотрение объекта как целостного множества элементов в совокупности отношений и связей между ними, то есть рассмотрение объекта как системы.

Говоря о системном подходе, можно говорить о некотором способе организации наших действий, таком, который охватывает любой род деятельности, выявляя закономерности и взаимосвязи с целью их более эффективного использования. При этом системный подход является не столько методом решения задач, сколько методом постановки задач. Как говорится, «Правильно заданный вопрос - половина ответа». Это качественно более высокий, нежели просто предметный, способ познания.

Основные принципы системного подхода (системного анализа)

Целостность , позволяющая рассматривать одновременно систему как единое целое и в то же время как подсистему для вышестоящих уровней.

Иерархичность строения , то есть наличие множества (по крайней мере, двух) элементов, расположенных на основе подчинения элементов низшего уровня элементам высшего уровня. Реализация этого принципа хорошо видна на примере любой конкретной организации. Как известно, любая организация представляет собой взаимодействие двух подсистем: управляющей и управляемой. Одна подчиняется другой.

Структуризация , позволяющая анализировать элементы системы и их взаимосвязи в рамках конкретной организационной структуры. Как правило, процесс функционирования системы обусловлен не столько свойствами ее отдельных элементов, сколько свойствами самой структуры.

Множественность , позволяющая использовать множество кибернетических, экономических и математических моделей для описания отдельных элементов и системы в целом.

Основные определения системного подхода

Основоположниками системного подхода являются: , , , , .

Система - совокупность элементов и связей между ними.
Структура - устойчивая картина взаимоотношений между элементами (картина связей и их стабильностей).
Процесс - динамическое изменение системы во времени.
Функция - процесс, происходящий внутри системы и имеющий определённый результат.
Состояние - положение системы относительно других её положений.

Аспекты системного подхода

Системный подход - это подход, при котором любая система (объект) рассматривается как совокупность взаимосвязанных элементов (компонентов), имеющая выход (цель), вход (ресурсы), связь с внешней средой, обратную связь. Это наиболее сложный подход. Системный подход представляет собой форму приложения теории познания и диалектики к исследованию процессов, происходящих в природе, обществе, мышлении. Его сущность состоит в реализации требований общей теории систем, согласно которой каждый объект в процессе его исследования должен рассматриваться как большая и сложная система и, одновременно, как элемент более общей системы.

Развернутое определение системного подхода включает также обязательность изучения и практического использования следующих восьми его аспектов:

системно-элементного или системно-комплексного, состоящего в выявлении элементов, составляющих данную систему. Во всех социальных системах можно обнаружить вещные компоненты (средства производства и предметы потребления), процессы (экономические, социальные, политические, духовные и т. д.) и идеи, научно-осознанные интересы людей и их общностей;

системно-структурного, заключающегося в выяснении внутренних связей и зависимостей между элементами данной системы и позволяющего получить представление о внутренней организации (строении) исследуемого объекта;

системно-функционального, предполагающего выявление функций, для выполнения которых созданы и существуют соответствующие объекты;

системно-целевого, означающего необходимость научного определения целей исследования, их взаимной увязки между собой;

системно-ресурсного, заключающегося в тщательном выявлении ресурсов, требующихся для решения той или иной проблемы;

системно-интеграционного, состоящего в определении совокупности качественных свойств системы, обеспечивающих ее целостность и особенность;

системно-коммуникационного, означающего необходимость выявления внешних связей данного объекта с другими, то есть, его связей с окружающей средой;

системно-исторического, позволяющего выяснить условия во времени возникновения исследуемого объекта, пройденные им этапы, современное состояние, а также возможные перспективы развития.

Практически все современные науки построены по системному принципу.

Понятия системы и системного метода. Создание системного метода по праву считается одним из наиболее значимых достижений научной мысли ХХ века. С середины этого столетия понятие «система» (от греч. systema – целое) становится одним из ключевых философско-методологических и научных понятий и «поворотным пунктом в современной научной мысли » (как и предсказывал австрийский биолог Людвиг фон Берталанфи, опубликовавший в 1945 г. первые научные работы, содержащие идеи системной методологии).

В основе системного метода и системного подхода к исследованиям окружающего нас мира лежит рассмотрение объекта исследования (предмета, явления или процесса) как некоторого целостного образования, т.е. как системы, обладающей свойствами, которых нет у составляющих эту систему элементов. Эти новые свойства, которые называют эмерджентными или интегративными, система приобретает вследствие эффекта ее целостности, т.е. благодаря взаимодействию ее частей (элементов) между собой.

Историю современной цивилизации можно рассматривать как историю постановки и решения все более крупных и все более сложных проблем, поэтому появление системного метода как наиболее универсального средства решения подобных проблем было предопределено. Более того, в неявной форме элементы системного подхода использовались в науке со времен ее возникновения. Тем не менее, появление системного метода как особого способа исследований чаше всего относят к 40-м годам прошлого столетия.

В одной из своих работ Берталанфи писал: «Конечно, системы изучались в течение многих столетий, но теперь в такое исследование добавлено нечто новое... Тенденция исследовать системы как нечто целое, а не как конгломерат частей соответствует тенденции современной науки не изолировать исследуемые явления в узко ограниченном контексте, а изучать прежде всего взаимодействия и исследовать все больше и больше различных аспектов природы. … Мы участвуем в том, что, вероятно, является наиболее широкой из всех до этого сделанных попыток достигнуть синтеза научного знания».

Возникновение системного метода ознаменовало переход к качественно новому и более зрелому этапу развития естествознания и всей науки в целом. Системный метод появился после того, как в рамках различных наук были исследованы отдельные стороны, особенности и свойства различных объектов, явлений и процессов. Системный подход знаменовал переход от дисциплинарного подхода, когда каждая из наук сосредотачивалась на изучении своего узкого круга проблем, к междисциплинарному подходу. Последний позволил раскрыть более глубокие закономерности, присущие широкому кругу явлений, выявить взаимосвязи между разными классами явлений.

Появление системного метода было следствием ранее недостаточно осознаваемого единства научного знания, а уже появившись, системный метод позволил подойти к пониманию этого единства. Можно сказать, что единство знания находится в прямой зависимости от его системности. Под такой системностью понимается выявление взаимосвязей между различными научными дисциплинами, возникновение новых дисциплин на стыках старых, появление междисциплинарных направлений исследований, синтез, редукция (сведение одних теорий к другим) и т.п.

Ярким примером редукции является сведение И. Ньютоном законов движения небесных тел к законам земной механики. Однако отметим, что закономерности более сложных систем и форм движения нельзя полностью свести к законам более простых систем и форм, это противоречит одному из основных принципов системного подхода, гласящего, что целостные свойства системы не сводятся к сумме свойств ее компонентов, а возникают в результате их взаимодействия.

Широкое распространение идей и принципов системного метода способствовало выдвижению ряда новых идей мировоззренческого характера. На смену философии позитивизма, где упор делался на анализ и редукцию, пришел системный подход, который западные его лидеры возвели в ранг новой научной философии, и в котором главный упор делается на синтез и антиредукционизм. По сути, речь идет о попытке решить одну из старых философских проблем о соотношении части и целого (что важнее, часть или целое?) Можно утверждать, что попытки понять целое путем анализа его частей несостоятельны именно потому, что при этом игнорируется синтез, который играет решающую роль в возникновении любой системы. Однако и попытки утвердить приоритет целого над частью наталкиваются на обоснованные возражения, суть которых сводится к тому, что целое все же возникает из его частей.

Существует философское течение - холизм , сторонники которого считают, что целое не только важнее его частей, но и возникает раньше частей. Однако это такой же односторонний подход, как и чистый редукционизм. Системный подход позволяет избежать этих крайностей и исходит из того, что система возникает не каким-то мистическим путем, а в результате конкретного и специфического взаимодействия вполне определенных реальных частей. Части и целое должны изучаться не в противопоставлении друг другу, а во взаимодействии друг с другом, анализ должен сопровождаться синтезом.

Существует множество определений понятия «система», например:

Система – объективное единство закономерно связанных между собой элементов, предметов, явлений, а также знаний;

Система – это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами (свойствами);

Система – это множество взаимосвязанных элементов, совместно действующих ради достижения общей цели.

Система – комплекс избирательно вовлеченных элементов, взаимосодействующих достижению заданного полезного результата, который принимается основным системообразующим фактором.

Определяя данное понятие, различные ученые приписывали системам тот или иной набор характеризующих их признаков (свойств). Самое короткое определение принадлежит Л. фон Берталанфи: «Система – это комплекс взаимодействующих элементов» . В этом определении, как видим, учтены лишь два признака: 1) систему образуют несколько элементов; 2) элементы системы взаимодействуют между собой, т.е. взаимосвязаны. В других определениях понятия системы используется больше характерных признаков, чаще всего в них встречаются такие атрибуты как наличие эмерджентных свойств и наличие цели (целесообразности). Обобщая известные формулировки, можно дать следующее определение:

Система – это совокупность элементов, обладающая благодаря взаимодействию между ними целостными (эмерджентными) свойствами, позволяющими реализовать определенную цель.

Отметим, что при любом определении очень сложно провести грань между системой и совокупностью элементов, которая не является системой (подобные объекты иногда называют простыми совокупностями или агрегатами ). Существует и такое мнение, что столь широкое понятие, как система, нельзя определить чисто логически через другие понятия, его следует признать исходным (неопределяемым) и раскрывать его содержание с помощью примеров.

Вопрос о том, является или не является тот или иной объект системой, не вполне корректен, в случае необходимости любой объект исследования можно рассматривать как систему. Гораздо более важен другой вопрос – следует или не следует прибегать к использованию системного метода при проведении конкретного исследования. Достаточно очевидно, что целесообразность использования системного подхода возрастает по мере увеличения:

Сложности объекта исследования;

Сложности задачи исследования;

Требований к точности результатов исследования;

Рисков, связанных ошибочностью результатов исследования.

Классификация систем. Огромное множество систем предопределяет необходимость их классификации, которая может производиться по самым различным признакам.

Исходя из природы объекта, все системы можно разделить на материальные и идеальные (последние называют также абстрактными или концептуальными ). К материальным системам относятся естественные (неорганические и органические), искусственные (все, что создано не природой, а человеком) и социальные системы. Существует также множество систем, которые являются смешанными.

Материальные системы в свою очередь делятся на классы, например, физические, химические, биологические, геологические, экологические и т.д. Все эти системы называют материальными потому, что их содержание и свойства не зависят от познающего субъекта. Стремясь же познать и осмыслить свойства окружающего нас мира, человек создает абстрактные системы (схемы, таблицы, гипотезы, теории, планы, программы и т.п.). В философском смысле эти системы являются идеальными, т.к. представляют собой отражение объективно существующих в природе и обществе материальных систем. Классическим примером абстрактной системы является известная всем периодическая система элементов Д.И.Менделеева.

Внутри каждого класса систем можно выделить подклассы. Например, для анализа движения планет Солнечной системы, относящейся к классу физических систем, помимо 2-го закона Ньютона, достаточно использовать лишь закон всемирного тяготения, поэтому данную систему можно трактовать как гравитационную. Точно так же внутри класса физических систем можно выделять электрические, электромагнитные, механические, тепловые и другие системы.

Во временном аспекте системы можно рассматривать как статические и динамические . Подобное деление (как, впрочем, и любое другое) в известной степени условно, т.к. все в мире находится в постоянном движении. Тем не менее, системы, динамические свойства которых несущественны, целесообразно рассматривать, как статические. Если же свойства или поведение системы изменяются с течением времени (характеризуются динамикой), то такую систему следует рассматривать как динамическую.

Среди динамических систем можно выделить детерминистские и стохастические (вероятностные, вероятностно-статистические) системы. Состояние и поведение детерминистской системы в любой момент времени может быть рассчитано с достаточно высокой точностью, воздействие имеющихся случайных факторов на динамику таких систем можно пренебрегать. В отличие от них в стохастических системах преобладающую роль играют случайные процессы и факторы, предсказание поведения подобной системы может иметь лишь вероятностный характер.

По характеру взаимодействия с окружающей средой различают открытые и закрытые (изолированные) материальные системы. Такая классификация также носит условный характер. Представление о закрытых системах, возникшее в классической термодинамике, является абстракцией, в действительности все системы обмениваются с окружающей средой энергией, материей или информацией, а потому по определению являются открытыми. Особое значение имеет характер энергообмена открытой системы с окружающей средой, определяющий, как будет показано далее, потенциальные возможности ее развития.

Важным классификационным признаком является сложность системы. В качестве примеров сложных систем можно привести такие, как производственный (технологический) процесс, производственное предприятие, любое живое существо, климатические процессы и т.п. Деление систем на простые и сложные зависит от числа переменных (или от количества информации, которая необходима для описания и анализа той или иной системы). Если таких переменных мало, а взаимоотношения между ними описываются известными законами и поддаются математической обработке, систему можно считать простой (пример – Солнечная система). Поведение же сложных систем, например, таких, с которыми имеют дело метеорологи, определяется столь большим числом переменных, что нахождение каких-либо закономерностей становится весьма сложной, а иногда и неразрешимой задачей. Так, можно легко рассчитать положение любой планеты Солнечной системы (или какого-либо другого известного небесного тела) через много тысяч лет, а вот точный прогноз погоды на завтра сделать удается далеко не всегда.

Важной характеристикой (на данный момент времени) является состояние системы. Любая система описывается определенным комплексом существенных переменных и параметров, и для того, чтобы выразить ее состояние, необходимо определить значения этих переменных и параметров в рассматриваемый момент времени. Различают равновесные и неравновесные состояния и, соответственно, равновесные и неравновесные системы. Равновесные состояния системы (и сами системы) могут быть устойчивыми и неустойчивыми. Понятие устойчивости системы чаще всего связывают с ее способностью возвращаться в состояние равновесия после исчезновения внешних воздействий, которые вывели ее из этого состояния.

По математическому описанию различают линейные и нелинейные системы. К линейным системам, характеристики которых описываются линейными (алгебраическими или дифференциальными) уравнениями, применим принцип суперпозиции.

В зависимости от размеров системы можно разделить на небольшие (малые) и большие, последние часто приходится изучать по частям, для чего может потребоваться команда исследователей или наблюдателей.

С точки зрения наличия цели и целевого поведения системы делятся на целевые и не имеющие цели. Все искусственные системы, как легко понять, создавались с определенной целью, каждая из них имеет свое целевое назначение. При этом сложные системы, как правило, имеют несколько целей, т.е. являются многоцелевыми (многофункциональными). Сложнее обстоит дело с естественными системами. Имеют ли свои цели травинка, букашка, дерево, вулкан, океан, планета? Положительный ответ на этот вопрос неизбежно приводит к представлению о том, что мир создан Богом, или им управляет некий Мировой Разум. Когда-то такая точка зрения была господствующей, кто-то придерживается ее и сегодня.

Строение и структура систем. Система и окружающая среда. Строение системы определяется ее сложностью и характеризуется теми компонентами, из которых она состоит. Крупные блоки, входящие в состав сложной системы и имеющие свое функциональное назначение, следует называтьподсистемами . В составе такой сложнейшей системы как человеческий организм выделяют костно-мышечную, сердечно-сосудистую, пищеварительную, нервную и многие другие его части, называемые, как правило, системами. Однако, строго говоря, эти части правильнее называть подсистемами, т.к. в изолированном виде каждая из них функционировать не может, хотя и обладает определенной автономностью.

В свою очередь, каждая подсистема состоит из множества частей, в некоторых случаях внутри нее целесообразно выделять подсистемы 2-го (а иногда и 3-го) уровня. Наименьшие же «детали» системы называютэлементами, хотя этот термин с полным правом применим и для обозначения любой части системы. Чтобы подчеркнуть терминологические сложности, возникающие при описании строения обобщенной системы, отметим, что любой элемент, каким бы малым он не был, является системой (вопрос лишь в том, имеет ли смысл в том или ином конкретном случае рассматривать этот элемент, как систему).

Под структурой системы понимают совокупность тех специфических взаимосвязей и взаимодействий, благодаря которым и возникают новые целостные свойства, присущие только системе и отсутствующие у отдельных ее составляющих. Необходимость привлечения таких понятий, как структура (или организация) возрастает по мере увеличения сложности изучаемых систем. Сами же эти понятия означают, что соответствующая система состоит из множества узлов (звеньев, блоков и т.п.), связанных между собой теми или иными функциональными связями, в том числе и обратными связями.

Отметим, что структура той или иной системы не является единственно возможной. Но если структура системы не является оптимальной, т.е. не обеспечивает наилучших условий для ее функционирования и развития, то, рано или поздно, такая система прекратит свое существование, уступив место другим, более совершенным. Сказанное относится не только к социальным и техническим системам, но и к биологическим, а также к естественным материальным системам неживого мира (задачи оптимизации структуры подобных систем решает сама Природа).

Многие системы построены по т.н. иерархическому принципу, подразумевающему подчиненность каждого уровня в строении системы вышестоящему. Проще всего понять этот принцип, рассматривая такую систему, как армия. Отделение, взвод, рота, батальон, полк и т.д. – это иерархическое строение в чистом виде. Отметим, что подавляющее большинство социальных систем относятся к иерархическим. Своего рода иерархичность можно усмотреть и в строении простых материальных объектов. Тот же камень состоит из кристаллов, каждый кристалл – из молекул, молекула – из атомов и т.д.

Таким образом, весь окружающий нас мир, его предметы, явления и процессы оказываются совокупностью самых разнообразных по своей природе и структурным особенностям систем. При этом внутри каждой системы находится система или совокупность систем меньших размеров, и каждая система, так или иначе, взаимодействует с другими, находящимися внутри нее, на одном с ней уровне или снаружи. Системный метод подразумевает определение границ исследуемой системы и определение тех систем из окружающей среды (ОС), с которыми исследуемая система значимо взаимодействует. ОС оказывает существенное влияние на функционирование и эволюцию любой системы, характер и результаты этого влияния могут быть различными, но в любом случае анализировать систему вне связей с ОС методологически неверно, а практически чаще всего бесполезно.

Связи системы с ОС (внешние связи ) могут быть самыми разнообразными: существенными и несущественными, непосредственными и косвенными, стабилизирующими и возмущающими, детерминированными и стохастическими, полезными и вредными, прямыми и обратными и т.д. Именно обратные связи заслуживают детального рассмотрения, т.к. их влияние на поведение и эволюцию систем исключительно велико. Система обладает обратными связями, если она способна реагировать на изменения в ОС (или в ней самой). Более узкое токование: обратная связь – это связь между выходом и входом системы или отдельного ее блока.

Обратные связи могут быть положительными и отрицательными . Положительная обратная связь усиливает внешнее воздействие, отрицательная же, наоборот, это воздействие компенсирует, уменьшая его влияние на состояние или поведение системы. Достаточно очевидно, что отрицательная обратная связь стабилизирует систему, удерживая ее в состоянии равновесия (и, тем самым, препятствуя ее развитию). В противоположность этому положительная обратная связь “раскачивает” систему, при наличии положительной обратной связи даже незначительные возмущения могут привести к существенным изменениям в системе, в том числе к ее переходу в качественно новое состояние.

Основные закономерности эволюции систем. Согласно современным представлениям все три уровня организации материального мира (неживую природу, живую материю и общество) охватывает единый процесс развития. В глобальном мировом эволюционном процессе эти три уровня представляются звеньями одной цепи, в связи с чем потребовалось создание единого языка (единой терминологии) для описания процессов эволюции самых разнообразных систем.

Концепция глобального эволюционизма с одной стороны, дает представление о мире как о целостности, позволяя осмыслить общие законы бытия в их единстве, а с другой – ориентирует современное естествознание на выявление конкретных закономерностей эволюции материи на всех ее структурных уровнях, на всех этапах ее самоорганизации.

Одна из таких глобальных закономерностей – неравномерность развития мира и отдельных его систем, тесно связанная с тем обстоятельством, что любая система при неограниченном изменении параметров, определяющих ее состояние или поведение, рано или поздно перестает быть линейной. С другой стороны, неравномерность развития систем есть проявление одного из основных законов диалектики – закона перехода количественных изменений в качественные.

Один из великих мыслителей XX в. французский палеонтолог (и одновременно – католический священник, теолог) П. Тейяр де Шарден в своей известной книге «Феномен человека», написанной им в 1946 г. так сформулировал эту закономерность: «Во всех областях, когда какая-либо величина достаточно выросла, она резко изменяет свой вид, состояние или природу. Кривая меняет направление, плоскость переходит в точку, устойчивое рушится, жидкость кипит, яйцо делится на сегменты, вспышка интуиции освещает нагромождение фактов… Критические точки изменения состояний, ступени на наклонной линии, разного рода скачки в ходе развития – это … единственный, но зато истинный способ представить себе и уловить “первый момент”».

Вторая важнейшая закономерность, которая подчеркивается в концепции глобального эволюционизма – направленность развития мирового целого и отдельных его частей на повышение своей структурной организации. Эволюция, развитие носят направленный характер – происходит непрерывное усложнение организационных структур и форм. Существенно, что при этом число (разнообразие) различных организационных форм также непрерывно увеличивается (закон дивергенции ). Наиболее явно направленность эволюции проявляется на уровне живого вещества, однако и на уровне неживой материи, и на социальном уровне легко увидеть проявления рассматриваемой закономерности.

Еще одна закономерность эволюционных процессов, которую нельзя не отметить, заключается в непрерывном увеличении скорости эволюции. Данная закономерность также легко прослеживается при рассмотрении любого исторического процесса, будь то геологическая история Земли, эволюция живого вещества, или история общества. Данная закономерность является следствием и усложнения, и роста разнообразия организационных форм материи. Именно поэтому скорость эволюции живой материи существенно выше, чем неживой, а изменения в обществе происходят с колоссальной скоростью.

Появление любых новообразований в процессе самоорганизации материи возможно лишь за счет энергии окружающей среды и при условии возникновения возможностей более эффективного усвоения этой энергии. Другими словами, появление более сложных и более совершенных систем и структур становится в свою очередь катализатором процесса дальнейшего развития. Так, например, живое вещество, возникшее на поверхности Земли, многократно ускорило все процессы ее эволюции за счет способности поглощать и утилизировать энергию космоса, (прежде всего, Солнца), и трансформировать с ее помощью земное вещество. Сравнение Земли и Луны, имеющих одинаковый возраст, наглядно демонстрирует эффективность живого вещества как катализатора мирового процесса развития.

Грандиозная картина общепланетарного развития Земли включает в себя и появление человека – носителя Разума, который еще раз многократно ускорил все процессы, протекающие на планете. Породив Человека, Природа «изобрела» еще один могучий катализатор мирового процесса развития.

Механизмы эволюции систем и факторы, определяющие ход эволюционных процессов. До появления (в 1859 г.) знаменитой работы Ч. Дарвина «Происхождение видов путем естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в науке господствовала теория катастроф Ж. Кювье. В основе концепции катастрофизма лежит идея о решающем влиянии различного рода катастроф на развитие нашей планеты и жизни на ней. Однако эволюционная теория развития жизни на Земле оказала столь сильное влияние на умы современников Дарвина, что очень скоро практически общепризнанной стала концепция эволюционизма , а о концепции катастрофизма надолго забыли.

Сегодня наука имеет значительно больше фактического материала, подтверждающего влияние катастроф на развитие жизни на Земле, чем было во времена Кювье. В частности, установлено, что более или менее регулярно возникало повышение фоновой радиации, периоды потепления сменялись периодами похолодания, имели место изменения полярности геомагнитного поля, столкновения Земли с крупными астероидами и т.п. 65 млн. лет назад произошло столкновение Земли с крупным астероидом и произошло глобальное потепление климата, обусловленное возможно, парниковым эффектом вследствие огромного пылевого облака, окутавшего планету. С этим столкновением связывают вымирание динозавров. Еще одна подобная и более мощная глобальная катастрофа произошла примерно 251 млн. лет назад, что совпадает по времени с т.н. Великим вымиранием видов (с лица Земли исчезло до 90 % различных жизненных форм). Доказательством этого считают тот факт, что в разных частях света под осадочными породами обнаружен редкий сплав железа, который не мог образоваться естественным путем. До этого столкновения суша Земли представляла собой единый суперконтинент (Пангея). В результате любого резкого изменения условий жизни на Земле интенсифицировался мутагенез что, в конечном счете, стимулировало быстрое вымирание одних видов и появление новых.

Справедливости ради необходимо отметить, что другая концепция развития систем – концепция эволюционизма– появилась задолго до Дарвина. Начало переходу от ньютоновской (отрицавшей какое-либо развитие) парадигмы к эволюционной было положено в середине XVIII в. немецким философом И. Кантом, опубликовавшем гипотезу о происхождении и развитии тел Солнечной системы. В конце того же века схожая космогоническая гипотеза была высказана П. Лапласом, а другим французским естествоиспытателем Ж.Б. Ламарком создана первая целостная концепция эволюции живой природы. Наконец, в начале 30-х гг. XIX в. шотландский ученый Ч. Лайель создал эволюционную геологию – историю постепенных и непрерывных изменений, которые претерпели земная кора и земная поверхность.

Согласно современным представлениям концепции катастрофизма и эволюционизма следует не противопоставлять друг другу, а объединить в одно целое, разделив механизмы эволюционных процессов на две группы. К первой из этих групп относятся так называемые адаптационные механизмы, в пределах которых развитие системы (в полном соответствии с воззрениями Дарвина) происходит путем приспособления к изменяющимся условиям внешнего мира (или лучшего приспособления к неизменным условиям). Существенно, что проявления подобного механизма эволюции имеют место не только в живой природе, но и в физических системах, и в технике, и в общественной сфере.

Основная особенность адаптационного механизма состоит в том, что можно (с определенной точностью) предвидеть развитие событий, без такого предвидения, в частности, было бы невозможна селекционная работа (получение новых сортов растений или пород животных). Пока система эволюционирует в рамках адаптационного механизма, ни внешние возмущения, ни внутренние превращения не способны вывести ее за пределы того коридора, который природа заготовила для развития этой системы. Можно сказать и так: пока внешние возмущения не способны вывести систему за границы определенного коридора (которые достаточно близки и достаточно обозримы в перспективе), механизм ее развития можно считать адаптационным. В неживой природе границы таких эволюционных каналов определяются законами физики, химии и т.п., в живом мире – правилами естественного отбора, развитие общественных (социальных) систем также управляется своими объективные законами, в частности, экономическими.

Любое постепенное (медленное) изменение тех или иных свойств развивающихся систем (например, выработка рефлексов) – есть результат адаптации. Эволюционируя в рамках адаптационного механизма, любая система лишь незначительно отклоняется от равновесного состояния, решающую роль в сохранении равновесия при наличии внешних воздействий играют отрицательные обратные связи. Отметим также, что в рамках адаптационного механизма система развивается, используя лишь «текущую» (в данный момент времени) информацию об изменениях в окружающей обстановке, т.е. без прогноза грядущих изменений внешней среды.

Развитие любой системы в рамках адаптационного механизма направлено, в конечном счете, на увеличение устойчивости этой системы, а увеличение устойчивости, как легко понять, противодействует развитию. В системах, устойчивость которых доведена до предела, любые изменении я становятся невозможными, и они могут сохраняться в неизменном виде миллионы и миллиарды лет. Если бы в нашем мире существовали только адаптационные механизмы эволюции, он был бы совсем неинтересным, в нем не было бы даже намека на то многообразие, которое есть сегодня в природе и в обществе (не было бы и нас самих, как одного из элементов этого разнообразия). Может быть, поэтому природа не могла ограничиться только механизмами эволюции адаптационного типа.

Другой механизм эволюции – это механизм бифуркационного типа. На любую систему в процессе ее эволюции в рамках адаптационного механизма действует множество случайных факторов (возмущений), вследствие чего параметры системы флюктуируют (отклоняются случайным образом от текущих значений). Эти возмущения стремятся вывести систему из равновесного состояния (за границы определенного эволюционного канала), но, пока действует адаптационный механизм эволюции, отрицательные обратные связи удерживают систему вблизи равновесного состояния. Следует подчеркнуть важную роль этих малых возмущений (флюктуаций) как начальных толчков для любых последующих изменений. Не было бы них – не было бы и никаких изменений параметров системы, а, значит, и никакого развития.

Точкой бифуркации (точкой разветвления) называют совокупность критических значений параметров системы, при которых становится возможным ее переход в новое состояние. В процессе своего развития в пределах адаптационного механизма любая система рано или поздно достигает такой критической точки (критического значения параметров). При этом в системе развиваются интенсивные флуктуации – отрицательные обратные связи уже не способны удержать систему в равновесном состоянии, наоборот, решающую роль начинают играть положительные обратные связи, многократно увеличивающие как уровень флуктуаций, так и скорость ухода состояния системы от равновесного.

Скачкообразный переход системы через критическую точку (бифуркационный переход ) ведет к резкому качественному изменению самой системы или протекающих в ней процессов (или и того, и другого одновременно). Существенно, что в связи со случайным характером возмущений (даже очень незначительных по степени воздействия на систему), флуктуации ее параметров также случайны по времени и интенсивности, поэтому предсказать характер развития и конечное состояние системы после бифуркации невозможно. Подчеркнем вторую важную роль флюктуаций в эволюционных процессах – как фактора, определяющего выбор состояния системы в критические моменты ее развития. Необходимо отметить также, что после совершения бифуркационного перехода назад возврата нет – скачок носит однократный и необратимый характер (система «забывает свое прошлое» в момент бифуркации). Классическим примером проявления бифуркационного механизма эволюции является переход от ламинарного характера течения жидкости в трубе к турбулентному (при достижении некоторого критического значения расхода жидкости).

Таким образом, в развитии любой системы можно выделить две фазы: фазу плавной эволюции, ход которой в достаточной степени закономерен и жестко предопределен (детерминирован), и фазу скачка (быстрого изменения параметров) в точке бифуркации. Поскольку изменения во второй фазе происходят случайным образом, то случайным оказывается и последующий закономерный эволюционный этап вплоть до следующего скачка в другой критической точке – в новой точке бифуркации.

Отметим, что некоторыми пороговыми состояниями, переход через которые ведет к резкому качественному изменению протекающих процессов или к изменению организации, обладают все системы. Переход любой системы в новое состояние неоднозначен, т.е. после бифуркации существует целое множество возможных структур, в рамках которых в дальнейшем будет развиваться система. Предсказать заранее, какая из этих структур реализуется, нельзя в принципе, т.к. это неизбежно зависит от присутствующих случайных воздействий на систему, которые в момент перехода и будут определять процесс отбора нового состояния. В критической точке происходит своего рода разветвление путей эволюции, и в силу вероятностного характера перехода через пороговое состояние обратного хода эволюции уже нет, эволюция приобретает направленность, становится, как и само время, необратимым.

Пороговые состояния свойственны не только процессам на уровне неживой материи, но и тем, что протекают в мире живой природы и в обществе. Здесь их проявления значительно сложнее, особенно в обществе, где к фактором, определяющим ход эволюции, добавляется еще один – интеллект. Тем не менее, все сказанное выше справедливо для любых развивающихся систем.

Таким образом, процесс развития (будь то какой-нибудь из простых рассмотренных процессов, или глобальный единый процесс мирового развития) – это не игра случая, он подчиняется определенным закономерностям и имеет направленность – происходит непрерывное усложнение организации. Любое развитее есть результат взаимодействия объективной необходимости (жестких законов, определяющих процесс развития в рамках адаптационного механизма) со столь же объективной стохастичностью (влиянием случайных факторов на дальнейший ход событий в момент бифуркации). Реальность такова, что необходимость вовсе не исключает случайность, но определяет потенциальные возможности развития в соответствии с законами природы.

Единый процесс развития, как уже отмечалось, охватывает все три уровня организации материи (звенья в одной цепи) – неживую природу, живое вещество и общество. Поэтому весьма целесообразным представляется использование единого языка для описания процессов эволюции в этих трех сферах. Российский академик Н.Н. Моисеев предложил в качестве ключевых слов, пригодных для описания процессов развития на различных стадиях, кроме уже упоминавшихся (бифуркация, адаптация), использовать дарвинскую триаду: изменчивость , наследственность , отбор . Для этого данным понятиям необходимо придать более широкий смысл, чем это делал Дарвин при описании процесса эволюции видов.

Под изменчивостью в широком смысле этого термина следует понимать любые проявления случайности и неопределенности (понятия случайность и неопределенность – не тождественны, их надо различать). Подобные процессы составляют суть явлений на уровне микромира, но имеют место и на макроуровне, как уже отмечалось, стохастичность – это такая же объективная реальность, как и законы, описывающие детерминированные процессы. Вместе с тем изменчивость, т.е. случайность и неопределенность, проявляется не сама по себе, а в контексте необходимости, т.е. законов, управляющих движением материи. Классический пример в порядке иллюстрации – уже упоминавшееся турбулентное движение. В этом на первый взгляд абсолютно хаотическом движении жидкости или газа можно обнаружить строгую упорядоченность, в частности, средние характеристики процесса вполне стабильны. Точно также, все наблюдаемые нами (даже движения планет по своим орбитам) – это единство случайного и необходимого, стохастического и детерминированного.

Процессы, протекающие на любой стадии развития материального мира (броуновское движение, мутагенез, социальные конфликты) подвержены действию случайных факторов, источник которых, а тем более последствия их воздействия не всегда можно понять и учесть. Но именно случайности создают то поле возможностей, из которого потом вытекает многообразие организационных форм. И вместе с тем та же изменчивость служит причиной разрушения этих форм, диалектика синергетики (самоорганизации) такова, что одни и те же факторы изменчивости стимулируют и созидание и разрушение.

Термин «наследственность» в чистом виде применим лишь для описания живой материи. Но в более широком смысле под этим термином можно понимать способность будущего любой системы зависеть от ее прошлого. Роль этого фактора на уровне неживой материи и на социальном уровне часто недооценивается. Многие из тех явлений или событий, которые мы считаем случайными, т.е. относим их к проявлениям фактора изменчивости, на самом деле представляют собой следствия тех или иных феноменов, имевших место в прошлом, просто мы плохо знаем предысторию. Отметим, что будущее определяется прошлым далеко не однозначно в силу той же стохастичности. В то же время понять возможности будущего невозможно, не зная прошлого.

Третье понятие дарвинской триады – отбор. В биологии, т.е. в чисто дарвинском толковании смысл этого термина (внутривидовой отбор) хорошо понятен и заключается в том, что выживает сильнейший. Возникающие вследствие изменчивости, т.е. вследствие действия случайных факторов (в данном случае это мутации ), те или иные признаки или особенности передаются за счет наследственности в будущее. Однако передаются в будущее не все из появляющихся новых признаков, а лишь те, которые позволяют победить в борьбе особей, т.е. выжить (до возникновения Разума и человеческого общества для любых живых существ определяющими факторами естественного отбора были сила мускулов или сила челюстей или что-то в этом роде).

Для того, чтобы создать единый образ мирового эволюционного процесса, биологическую трактовку фактора «отбор» опять-таки необходимо расширить. Наиболее общая формулировка звучит так: в любой системе из множества возможных (виртуальных, мыслимых) состояний или движений отбираются, т.е. пропускаются в реальность лишь некоторые исключительные, причем отбор осуществляется в соответствии с теми или иными принципами или правилами.

Даже в механике еще со времен Лагранжа говорят о виртуальных движениях, понимая под этим любые возможные движения, не обязательно удовлетворяющие законам физики. Но реально в механике мы наблюдаем только те состояния или движения, которые удовлетворяют законам Ньютона и другим принципам отбора. В частности, к принципам отбора, действующим в неживой природе, относятся все законы сохранения, второй закон термодинамики и, по существу, все известные законы, набор которых достаточно велик. В связи с этим, а также в связи с тем, что в ряде случаев с помощью известных законов не удается объяснить выбор состояния системы, желательно сформулировать некоторые общие принципы отбора, которые были бы пригодны для любого случая и для любого уровня развития материи.

Известно несколько формулировок таких общих принципов:

Принцип минимума производства энтропии (бельгийский физик И. Пригожин);

Принцип минимума потенциала рассеяния (голландский физик Л. Ожагер);

Принцип минимума диссипации энергии (российский академик Н. Моисеев).

Отметим, что перечисленные принципы представляют собой не законы, а эмпирические обобщения. Все они достаточно сходны, хотя и не тождественны. Сходство, в частности, заключается в том, что в формулировке каждого из перечисленных принципов содержится слово минимум, т.е. это некоторые вариационные принципы.

Следует отметить, что все известные законы по своей сути являются вариационными, т.е. они определяют экстремальные значения некоторых функционалов. Любая система, даже самая простая, характеризуется множеством параметров, т.е. множеством функционалов (каждый параметр является функцией). В этом смысле движение любой системы идет в направлении поиска такого состояния, которое обеспечивает минимальное значение всех этих функционалов. В математическом анализе подобная задача является задачей многокритериальной оптимизации, и такая задача имеет смысл, если множество этих функционалов упорядочено, т.е. ранжировано по степени их значимости.

На уровне неживой материи функционалы четко ранжированы. На 1-м месте стоят законы сохранения, которые, как известно, всегда выполняются, и любые другие ограничения имеют смысл рассматривать лишь для систем, для которых законы сохранения выполнены. Принцип минимума диссипации энергии здесь можно рассматривать как замыкающий цепочку правил отбора, когда все другие условия выполнены, именно этот принцип начинает играть решающую роль в появлении более или менее устойчивых структур. Т.е. из возможных движений или состояний, не противоречащих законам физики, отбираются наиболее экономные, т.е. состояния, которые способны концентрировать окружающую материальную субстанцию, понижая тем самым локальную энтропию.

Наиболее характерный пример – из области кристаллографии. Термин «концентрация окружающей субстанции» имеет прямой смысл, когда речь идет о процессе кристаллизации, т.е. роста кристаллов. Известно, что существует лишь определенный набор кристаллических структур (286) и форма равновесия каждого кристалла определяется из условия минимума потенциальной энергии.

В более общем виде можно сказать так: разнообразие архитектурных форм существующего вещества значительно беднее разнообразия материала, участвующего в природных процессах (веществ, способных кристаллизоваться значительно больше, чем 286).

На уровне живой природы картина, как и следовало бы ожидать, усложняется, так как и сами системы становятся неизмеримо более сложными, и растет число факторов, влияющих на процесс эволюции. К законам сохранения и другим законам, действующим на уровне неживой материи, на биологическом уровне добавляются правила целеполагания . Основное из таких правил – тенденция к самосохранению, стремление сохранить свой гомеостазис (одних законов физики и химии здесь уже недостаточно).

Существенно, что единых правил, как в физике или химии, на уровне живой материи нет. Для каждого вида существуют свои оптимальные формы поведения (своя ранжировка функционалов), например, для волка крепкие ноги и зубы, для летучей мыши – способность улавливать ультразвук и т.д. Кроме того, живое существо не обязательно должно (и не может) в каждом конкретном случае реализовывать оптимальное поведение. Т.е. фактор изменчивости начинает играть более существенную роль, с микроуровня он переходит на макроуровень.

Другими словами, законы живого мира, несводимые к законам физики, могут нарушаться, и за их нарушение живые существа, чаще всего расплачиваются своей жизнью. Однако диалектика такова, что благодаря повышению уровня изменчивости, скорость эволюции многократно возрастает. Если бы все живые вещества всегда вели себя только так как надо, т.е. законы выполнялись бы с такой же неумолимостью как в физике, живой мир был бы таким же неизменным, как и неживая природа.

На уровне живой природы также можно говорить о принципе минимума диссипации энергии. Метаболизм становится основой развития живых существ, превращается в тенденцию, свойственную любой живой системе.

Между стремлением сохранить свой гомеостазис (тенденцией к устойчивости) и стремлением максимизировать эффективность использования внешней энергии (тенденцией к развитию) есть противоречия, разрешение которых т.е. отыскание компромиссных (оптимальных) решений и есть путь эволюции. Отметим, что нахождение таких компромиссов на уровне живой природы происходит еще стихийно, в том смысле, что без участия интеллекта (Разума).

На социальном уровне организации матери картина отбора оптимальных состояний и путей развития становится еще сложнее. Субъективный фактор (фактор изменчивости) начинает играть еще большую роль, нежели на биологическом уровне, неоднозначность и неопределенность возникают буквально на каждом шагу Если животные в сходных условиях в основном ведут себя одинаково, то про нас с вами этого сказать нельзя, в одних и тех же условиях два человека часто принимают совершенно разные решения. Различие в целях, различия в оценках ситуации, в путях достижения целей – все это проявления фактора изменчивости. Кроме того, ранжирование функционалов на социальном уровне становится прерогативой интеллекта, что качественно меняет все алгоритмы отбора. Интеллект позволяет фильтровать возможные решения в поисках компромисса во много раз эффективнее и быстрее, чем естественный отбор.

Науки о сложных системах. Идеи и методы системной методологии, появившиеся в середине ХХ века, были быстро подхвачены и развиты при реализации крупных целевых проектов и программ. Появились новые ученые (системные аналитики), новые институты, новые науки и научные направления. Применение системных идей в экономике, при анализе социальных и других сложных процессов привело к созданию таких системных дисциплин как исследование операций , теория игр и теория принятия решений . К этому же ряду следует отнести такие новые науки как системный анализ и системотехника .

Дадим краткую характеристику сути перечисленных научных дисциплин и направлений. Исследование операций – это наука об управлении существующими системами людей, машин, материалов, денег и т. д. Задача теории игр – анализ (с использованием особого математического аппарата) рациональной конкуренции двух или более противодействующих сил с целью достижения максимального выигрыша и минимального проигрыша, а теории принятия решений – научно обоснованный выбор наиболее рациональных решений внутри человеческих организаций, основанный на рассмотрении конкретной ситуации и ее возможных исходов. Системный анализ – совокупность методологических средств, используемых с целью подготовки и обоснования решений по сложным проблемам различного характера (чаще всего используется построение обобщенной модели, отражающей взаимосвязи, относящиеся к к реальной ситуации). Системотехника – научное планирование, проектирование, оценку и конструирование систем человек - машина.

Но все эти дисциплины являются все же только приложениями некоторых системных идей. Вершиной же развития системного метода считается общая теория систем , изучающая наиболее общие свойства систем и применимая для анализа естественных, технических, социально-экономических и любых других систем, каждая из конкретных систем при этом может рассматриваться как частный случай подобной общей теории. Инициатором создания такой общей теории систем был все тот же Л. фон Берталанфи, который формулировал ее задачи следующим образом: «…предмет этой теории составляет установление и вывод тех принципов, которые справедливы для “систем” в целом... Мы можем задаться вопросом о принципах, применимых к системам вообще, независимо от их физической, биологической или социальной природы. Если мы поставим такую задачу и подходящим образом определим понятие системы, то обнаружим, что существуют модели, принципы и законы, которые применимы к обобщенным системам, независимо от их частного вида, элементов или “сил”, их составляющих ».

Разумеется, было бы наивно полагать, что может быть создана некая универсальная теория, из которой можно вывести конкретные свойства произвольной системы. Ведь создание подобной теории предполагает абстрагирование от любых конкретных и частных свойств отдельных систем. Речь идет лишь о том, что общие системные понятия и принципы могут (и должны) использоваться для лучшего понимания и объяснения работы конкретных систем.

Одним из наиболее значительных шагов вперед в развитии идей системного метода стало появление кибернетики , представляющей собой общую теорию управления, применимую к любым управляемым системам. Отдельные разрозненные теории управления к тому времени существовали и в технике, и в биологии, и в социальных науках, однако появление единого междисциплинарного подхода позволило раскрыть наиболее общие и глубинные закономерности управления сложными системами.

Кибернетика (буквально – искусство управления) появилась на стыке математики, техники и нейрофизиологии, ее основателем по праву считают американского математика Н. Винера, опубликовавшего в 1948 г. книгу с названием «Кибернетика». Оригинальность новой науки заключалась в том, что она изучает не вещественный состав систем и не их структуру, а результаты работы систем определенного класса. В кибернетике впервые появилось широко используемое ныне понятие черного ящика как устройства, выполняющего определенную операцию, при этом важно знать, что мы имеем на входе и на выходе этого ящика, но совсем необязательно знать, что у него внутри, и как он работает.

В кибернетике системы изучаются по тем функциям, которые они выполняют, и по реакциям на внешние воздействия. Наряду с вещественным и структурным подходами, благодаря кибернетике появился функциональный подход как еще один элемент системного метода.

В рамках кибернетики впервые было показано, что управление с самых общих позиций представляет собой процесс накопления, передачи и преобразования информации. Его можно отобразить с помощью последовательности точных предписаний – алгоритмов , посредством которых осуществляется достижение поставленной цели. Необходимая техническая база, с помощью которой можно было бы обрабатывать разнообразные процессы, имеющие алгоритмическое описание, - быстродействующие компьютеры – в скорости были созданы и непрерывно совершенствуются.

Естественным продолжением кибернетики стала теория информации , вводящая понятие информации как некоторого количества, измеряемого посредством выражения, изоморфного отрицательной энтропии в физике, и развивающая принципы передачи информации. Таким образом, информация (от лат informatio - ознакомление, разъяснение) может рассматриваться как мера организованности системы (в противоположность понятию энтропии, являющейся мерой неорганизованности, хаоса). Информация растет с увеличением сложности, т.е. разнообразия системы. Один из основных законов кибернетики – закон необходимого разнообразия – гласит, что для эффективного управления какой-либо системой разнообразие управляющей системы должно быть больше разнообразия управляемой системы.

Появление информатики, математического моделирования и прочих направлений, связанных с применением компьютерной техники, произошло во многом благодаря появлению системного метода. С другой стороны, именно применение математического моделирования позволило существенно расширить возможности применения системного метода, повысить эффективность и точность системных исследований, решить или приблизиться к решению наиболее глобальных проблем, имеющих значение для всего человечества.

Синергетика (греческий термин «синергия » означает сотрудничество, совместное действие) – это наука о поведении и особенностях наиболее сложных из всех известных систем, а именно неравновесныхсистем. Появление синергетики связано не только с идеями системного метода, но и с развитием эволюционных представлений и теорий. С появлением синергетики эволюционный подход, который с успехом использовался применительно к органическим и биологическим системам, проник и в физику, появились общие (т.е. применимые к системам любой природы) представления об эволюции, в частности, представления о связи между эволюцией системы и ее энергообменом с окружающей средой.

Целью синергетических научных исследований является выявление основных общих закономерностей и механизмов процессов самопроизвольного образования, устойчивого существования, развития и разрушения упорядоченной пространственной и временной структуры сложных неравновесных макроскопических систем самой разной природы (физической, химической, биологической, экологической, социальной и др.).

Термин «синергетика» как обозначение нового направления междисциплинарных исследований ввел в научный оборот немецкий физик и математик Г. Хакен, которого и считают основателем этой науки. Хакен следующим образом определял этот термин: синергетика – дисциплина, в которой исследуется совместное действие многих подсистем в системе, в результате которого на макроскопическом уровне в данной системе формируется новая структура, определяющая соответствующее функционирование системы.

В рамках синергетики были сформулированы условия и изучены закономерности процессов самоорганизации материи . К самоорганизующимся относят системы, которые при выполнении определенных условий могут приобретать качественно иную структуру и (или) функцию без существенного внешнего вмешательства. Всякая самоорганизующаяся система обладает способностью переходить из однородного неупорядоченного состояния (состояния покоя) в неоднородное и в значительной мере упорядоченное состояние.

В синергетике, в основном, используются модели нелинейных неравновесных систем, подвергающихся воздействию флуктуации. В момент перехода из неупорядоченного состояния в упорядоченное состояние характеристики этих состояний столь ничтожно мало отличаются друг от друга, что достаточно незначительной флуктуации, чтобы этот переход состоялся. Следует иметь в виду, что системы могут иметь несколько устойчивых упорядоченных состояний.

Самоорганизующаяся система (независимо от ее природы) как объект изучения синергетики должна удовлетворять следующим условиям:

1) система должна быть открытой – обязательно должен иметь место обмен энергией с окружающей средой;

2) система должна быть нестационарной и неравновесной, что создает (при определенных критических значениях параметров) возможность ее перехода в состояние, сопровождаемое потерей устойчивости;

3) переход системы из критического состояния в качественно новое состояние со значительно более высокой степенью упорядоченности должен происходить скачком - аналогично фазовому переходу в физике.

Типичным примером самоорганизующейся системы является лазер (или любой другой генератор монохроматических колебаний). Обычный источник света (например, ламп накаливания) создает оптическое излучение за счет случайных процессов, подчиняющихся статистическим законам (любое нагретое до высокой температуры тело излучают некогерентный свет с различными длинами волн во всех направлениях). Уровень организации подобной активной излучающей среды, и соответственно уровень организации такого излучения, крайне мал, упорядоченность системы чрезвычайно низка. Для лазерной активной среды, которая принципиально находится в существенно неравновесном, нестационарном состоянии, характерна высокая степень упорядоченности избирательно возбуждаемых состояний, что достигается т.н. накачкой – целенаправленным введением в среду организованного потока энергии. Лазерная генерация монохроматических квантов света возникает скачком после того, как плотность вводимой в среду энергии накачки превысит пороговое значение, зависящее от свойств активной среды, характера энергетической накачки и параметров оптического резонатора лазера, в который помещена активная среда.

Примеры аналогичных процессов возникновения «порядка из беспорядка» можно привести и из других научных дисциплин. Например, в химии процесс смешивания бесцветных жидкостей при определенных условиях приводит к получению цветных жидкостей; в биологии такими процессами являются мышечные сокращения, электрические колебания в коре головного мозга, временные изменения численности представителей биологических видов и т.д. В этом же ряду можно указать на образование в горячей жидкости при определенных градиентах температуры шестиугольных ячеек Бенара, возникновение тороидальных вихрей Тэйлора между вращающимися цилиндрами, химические реакции Белоусова - Жаботинского, образование спиральных галактик, организация экологических сообществ (экосистем).

Процессы самоорганизации (и, соответственно, самодезорганизации) могут происходить в любых системах – как самых простых физических и химических системах неорганической природы, так и самых сложных системах, таких как человек, социум, биосфера и т.п.

Созданию математической модели самоорганизующихся систем наука обязана бельгийскому физику И.Р. Пригожину и его ученикам. Исследуя процессы самоорганизации в физических и химических системах, Пригожин способствовал разработке концептуальных оснований общей теории самоорганизации. Порядок из хаоса (беспорядка), по его мнению, формируется за счет того, что инициирующим событием (началом самоорганизации) является малая флуктуация – случайное отклонение какой-либо параметра системы от среднего значения.

Еще одно молодое научное направление изучения сложных систем еще не имеет установившегося названия (в разных источниках используют такие термины как хаос, теория хаоса, динамический хаос, хаос в динамических системах ).

С понятием «хаос» (от греч. chaos – зияние) обычно связывают явление беспорядочного случайного поведения элементов некоторой системы, которые не поддаются точному расчету. Подобные явления чрезвычайно многочисленны – движение атмосферных потоков, формирование облаков, гроза, водопад, шторм, конвективное течение в нагреваемой жидкости, поведении автомобилей в дорожной пробке, процессы в сложных электрических цепях или механических установках; колебания численности популяций, движение игральной кости и многие другие.

Несмотря на столь внушительный перечень принципиально стохастических явлений и процессов, многие исследователи (по крайней мере, до середины ХХ века) не сомневались в том, что точная предсказуемость любых явлений принципиально достижима – для этого необходимо лишь собрать и обработать достаточный объем информации. Однако после того, как было установлено, что даже простые детерминированные системы с малым числом компонентов могут порождать и проявлять случайное, хаотическое поведение (причем эта случайность имеет принципиальный характер, т.е. от нее нельзя избавиться, собирая все больше информации), такая точка зрения была поставлена под сомнение.

Достижения науки XX века привели к постепенному отказу от лапласова детерминизма. Первым из таких достижений стало одно из основных концептуальных положений квантовой механики – принцип неопределенности, который гласит, что положение и скорость частицы одновременно не могут быть точно измерены. Данный квантово-механический принцип обусловливает неподчинение классическому детерминизму лишь микрочастиц, но стохастические процессы на уровне микромира, как уже отмечалось, преобладают в связи с тем, что системы микромира – это системы, состоящие из огромного количества частиц. Что же касается макроскопических (крупномасштабных) систем, то причины их возможной непредсказуемости явлений иные, причем одни крупномасштабные явления вполне предсказуемы, а другие - нет.

Например, траектория футбольного мяча достаточно предсказуема, с другой стороны, траекторию движения воздушного шарика, когда из него вырывается воздух, предсказать невозможно. И мяч, и воздушный шарик подчиняются одним и тем же законам Ньютона, но прогнозировать поведение шарика значительно сложнее. Еще один канонический пример подобного двоякого поведения крупномасштабных систем – течение жидкости. В одних случаях оно является ламинарным (плавным, ровным, устойчивым) и легко предсказывается при помощи простых уравнений. В других же случаях течение этой же жидкости становится турбулентным (изменчивым, неровным, неустойчивым, нерегулярным) и практически не поддается какому-либо предсказанию.

Случайный, хаотический характер поведения сложных систем с большим числом элементов системы связано с непредсказуемым взаимным влиянием, взаимодействием этих многочисленных элементов и с непредсказуемым проявлением этих взаимодействий. Однако, как выяснилось, случайное, хаотическое поведение проявляют даже системы, не отличающиеся ни особой сложностью, ни неопределенностью. В связи с этим выдающийся французский ученый (математик, физик и философ) А. Пуанкаре, которого можно считать родоначальником современной концепции хаоса, отмечал, что непредсказуемые, развивающиеся «по воле случая » явления характерны для таких систем, в которых незначительные изменения в настоящем приводят к значительным изменениям в будущем. Пуанкаре утверждал, что малые различия в начальных условиях могут вызвать громадные различия в конечном явлении, поэтому предсказание становится невозможным, и явление развивается совершенно случайно.

Например, если чуть толкнуть камень, лежащий на вершине горы, то он покатится вниз по неизвестной априори траектории, и эффект от падения камня может быть существенно превышать то начальное воздействие, которому он подвергся. Говоря иначе, слабые возмущения состояния камня не затухают, а наоборот – резко усиливаются. Конечно, камень чувствителен к слабым воздействиям, лишь пока он находится на вершине горы, однако существуют такие физические системы, которые столь же чутко и интенсивно реагируют на слабые внешние возмущения на протяжении длительного времени – в каждой точке своего движения, в каждый момент своей истории. Именно такие системы и являются хаотическими. Кроме того, такие системы являются нелинейными, так как их отклик непропорционален величине внешнего возмущающего воздействия и, более того, часто вообще непредсказуем. Поэтому хаотическое поведение чрезвычайно трудно описать математически.

Иллюстрацией того, насколько чутко и непредсказуемо могут реагировать на внешние воздействия физические системы (в том числе простые, причем не только в некоторый начальный момент, но и в последующие), может служить поведение бильярдного шара на абсолютно плоском горизонтальном столе. Даже идеальный игрок, в совершенстве владеющий геометрией, глазомером и искусством удара, не может точно предсказать траекторию шара через 3-4 соударения с бортом или другими шарами. Столь быстрое увеличение неопределенности положения шара объясняется тем, что шары и борты стола не идеальны, поэтому даже ничтожные (вначале) отклонения от идеально (расчетной) траектории с каждым последующим столкновением становятся все больше и быстро достигает макроскопических величин (увеличение ошибки происходит экспоненциально). Таким образом, благодаря хаосу любая сколь угодно малая начальная неопределенность параметров явления очень быстро превышает пределы предсказуемости этих параметров.

Кроме примера с биллиардным шаром можно указать на другие системы, обладающие такой чувствительностью, что поведение системы является случайным, даже если система является строго детерминированной (описывается определенными строгими закономерностями). Примерами подобных систем являются биологические популяции, общество как система коммуникаций и его подсистемы: экономические, политические, военные, демографические и др. В настоящее время исследователи проводят эксперименты с целью обнаружить хаос даже в таких явлениях, как рождение гениальной идеи.

Теория хаоса, причиной которого является неустойчивость по отношению к начальным условиям, опирается на математический аппарат, описывающий поведение нелинейных развивающихся систем, подверженных при определенных условиях весьма сильному влиянию чрезвычайно слабых изначально факторов. Основы математического аппарата, подходящего для описания хаоса, были заложены еще в конце XIX века, но получили широкое развитие лишь в наше время. Значительный вклад в совершенствование математического аппарата исследования хаоса внесли ученые отечественной математической школы академика А. Н. Колмогорова.

Эволюцию хаотической системы можно наблюдать в реальном трехмерном пространстве. Однако наиболее эффективным является наблюдение и изучение хаоса в виртуальном абстрактном пространстве – пространстве состояний (фазовом пространстве, в котором координатами служат компоненты состояния). Координаты такого пространства выбираются в зависимости от конкретной хаотической системы (например, для механической системы ими могут быть пространственная координата и скорость, для экологической системы – популяции различных биологических видов и т.п.). Соответствующую фазовую траекторию системы (линию, отображающую взаимозависимость выбранных координатных параметров системы) в теории хаоса называют аттрактором.

В диссипативных системах при стремлении системы к аттрактору происходит сжатие фазового объёма в точку, если аттрактор - узел или фокус; в замкнутую траекторию, соответствующую устойчивому периодическому движению, если аттрактор - предельный цикл; в тор, соответствующий устойчивому квазипериодическому движению, если аттрактор - двумерный тор. Однако в трёхмерном пространстве состояний существуют ещё и аттракторы непериодические. Это так называемые странные аттракторы - аттракторы, отличные от стационарной точки, предельного цикла и двумерного тора.

Хаотическая система должна иметь фрактальную размерность (структуру) и обладать высокой чувствительностью к начальным условиям, фрактальные системы обладают структурой, для которой характерно то, что отдельные ее части как бы повторяются с некоторыми изменениями, но в другом масштабе. В общем случае фрактал (от лат. fractus - «дробленый») – это термин, введенный для обозначения нерегулярных, но са