Классификация систем. Простые и сложные системы

Цели и задачи теории систем. Историческая справка

Первым в явной форме вопрос о научном подходе в управлении сложными системами поставил Ампер, он впервые выделили кибернетику как специальную науку об управлении государством, обозначил ее место в ряде других наук и сформулировал ее системные особенности. Следующим этапом развития системных представлений были работы доктора Богданова, который в начале ХХ века начал создавать теорию организации – тектологию, основная идея его теории состоит в том, что все существующие объекты и процессы имеют определенный уровень организации, который тем выше, чем сильнее свойство целого отличается от простой суммы свойств элементов. В 50-х годах ХХ века Австрийский ученый Л. Фон Берталанфи основал там цент системных исследований. Это время и считается временем рождения теории систем. Массовое распространение системных идей связано с именем американского математика НорбертаВиннера. В своих трудах он развил идею управления и связи в животном мире и машинном, проанализировав с позиции кибернетики процессы, происходящие в обществе. В России столь же монументальный вклад в развитие системного анализа внес Колмагоров. Необходимо отметить первого Нобелевского лауреата в области системного анализа Илью Пригожина – бельгийский химик. Ученые его школы определили, что в результате взаимодействия с окружающей средой система может перейти в неравновесное состояние, в результате чего изменяется организованность системы. В целом, базисом для развития системных идей и системного подхода являются следующие 3 фактора:

1. Современные научные исследования с точки зрения целостности, организованности объектов исследования.

2. Современная сложная техника и программное обеспечение, в которых системный подход представляет ведущий принцип разработки сложных объектов.

3. Организация производства и управление, когда к анализу процессов привлекаются экономические, экологические, социологические, организационные, психологические, правовые и этические аспекты.

Теория систем как наука развивается в двух направлениях.

Первое направление - причинно-следственный подход (иногда называемый терминальным). Это направление связано с описанием любой системы как некоторого преобразования входных воздействий (стимулов) в выходные величины (реакции).

Второе - разработка теории сложных целенаправленных систем. В этом направлении описание системы производится с позиций достижения ее некоторой цели или выполнения некоторой функции.

К числу задач, решаемых теорией систем, относятся:

определение общей структуры системы; организация взаимодействия между подсистемами и элементами; учет влияния внешней среды; выбор оптимальной структуры системы; выбор оптимальных алгоритмов функционирования системы.

 

Классификация систем. Простые и сложные системы

Систе́ма — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство.

Системы разделяют на классы по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи можно выбирать различные принципы классификации.

Предпринимались попытки классифицировать системы по:

Ø Виду отображаемого объекта

ü Технические

ü Биологические

ü Экономические

Ø Виду научного направления, используемого для моделирования

ü Математические

ü Физические

ü Химические

Ø По взаимодействию со средой

ü Открытая

ü Закрытая

Ø типу описания закона (законов) функц-я сист:

ü -типа "Черный ящик" (известны только входные и выходные сообщения);

ü -не параметризованные (закон не описан)

ü -параметризованные (закон известен с точностью до параметров)

ü -типа "Белый ящик" (полностью известен закон функц-я сист).

Ø По величине и сложности

Ø Детерминированные или стохастические

Ø Абстрактные или материальные

Либо так

Простые – системы, не имеющие разветвлённых структур, состоящие из небольшого количества взаимосвязей и небольшого количества элементов. Простые системы- не имеющие цели и внешнего действия (атом, молекула, кристалл).

Сложной системой называют такую, которая строится для решения многоцелевой и многоаспектной задачи.

Сложной системой является такая система, которая обладает следующими признаками:

Ø Неопределённость и большое число элементов

Ø Эмерджентность (несводимость свойств отдельных элементов и свойств системы в целом)

Ø Иерархия (наличие нескольких уровней и способов достижения целей). Множество целей может породить внутре- и межуровневые конфликты в системе

Ø Агрегатирование – объединение нескольких параметров системы в параметры более высокого уровня

Ø Многофункциональность – это способность сложной системы к реализации множества функций на заданной структуре

Ø Гибкость – способность системы изменять цель функционирования в зависимости от условий функционирования и состояния подсистем

Ø Адаптация – это изменение целей функционирования при изменении условий функционирования

Ø Надежность – это свойство системы реализовывать заданные функции в течение определённого времени, заданными параметрами качества

Ø Безопасность – это способность системы не наносить недопустимые воздействия техническим объектам, персоналу и среде

Ø Стойкость – это свойство системы выполнять свои функции при выходе параметров среды за определённые допуски

Ø Уязвимость – способность получать повреждения при воздействии внешних и внутренних факторов

Ø Живучесть – способность изменять цели функционирования при отказе или повреждении элементов системы

Свойства сложных систем:

Ø Скачкообразное изменение поведения при переходе из одного состояния в другое

Ø Для характеристики сложной системы достаточно оценить некоторую группу её свойств, называемых системообразующими факторами. Эти количественные оценки и будут интегральными показателями основных наиболее важных свойств системы, характеризующих её состояние

Ø Изменение состояния системы происходит закономерно. Новое состояние зависит от её текущего состояния и от приложенных к системе внешних воздействий