Общесистемные понятия теории многоагентных систем

Система (по Берталанфи) – совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой. По мнению А. Д. Холла, система — это множество объектов вместе с отношениями между объектами и между их атрибутами. По определению А.И. Уемова система есть множество вещей, свойств и отношений.

Все определения говорят о том, что система выражается через элементы и отношения {связи) между ними, что можно формально записать в виде

S=(X, R)

где Х – множество элементов, a R – множество отношений. Отсюда видно, что классификацию сложных систем можно построить: а) по типу элементов, образующих систему; б) по типу отношений между ними.

Здесь элементом называется простейшая неделимая часть системы. Элементы системы следует отличать от системных единиц. Элемент есть простейшая, неде­лимая часть системы, не сохраняющая свойства системы как целого, тогда как единица сохраняет важнейшие свойства всей системы. В свою очередь, деление системы на подсистемы связано с вычленением совокупностей взаимосвязанных элементов, способных выполнять относительно независимые функции, соответствующие назначению системы.

Отношения или связи в системе можно охарактеризовать типом, направлением, силой (весом) и пр. Классификацию отношений в системе можно построить по таким парам признаков как: «симметричность-асимметричность», «рефлексивность-нерефлексивность», «транзитивность-нетранзитивность». Характерными примерами асимметричных отношений служат отношения предпочтения или порядка, а симметричных – отношения сходства и различия. В частности, паритетные или координационные отношения в системе фиксируют уровень сходства – различия элементов, соединенных горизонтальными связями. В то же время отношения порядка задают варианты подчинения, иерархии, когда соответствующие элементы соединяются вертикальными связями.

Асимметричные, вертикальные, иерархические отношения можно подразделить по направлению на:

а) субординационные отношения (направленные сверху вниз);

б) информирующие отношения (направленные снизу вверх).

По сути дела, связи субординации задают критерии эффективности системы или назначают ограничения. Отношения субординации определяют вертикальный контур управления, охватывающий два или несколько уровней. В свою очередь, связи координации расположены в пределах одного уровня и задают горизонтальный контур управления.

Исследование сложных, открытых систем предполагает анализ:

а) внешних связей R_e системы, т.е. связей вида «среда – система» и «система-среда»;

б) внутренних связей R_i в системе.

Основное условие существование системы предполагает, что суммарные силы связей между ее элементами превосходят силы связей системы со средой.

В дальнейшем, при определении системы используется понятие цели. Так согласно П.К.Анохину, система есть комплекс взаимодействующих (и «взаимосодействующих», т.е. кооперирующих) элементов, объединенных для достижения определенной цели. Цель как «модель потребного будущего» (по Н.А. Бернштейну) определяет поведение системы в настоящем. Таким образом, цель, понимаемая как опережающее отражение желаемого результата, выступает как системообразующий фактор.

Принцип относительности – подход, согласно которому любая система и ее границы всегда зависят от наблюдателя (исследователя). Впервые на необходимость учета взаимодействия между системой и наблюдателем указал У.Р.Эшби.

В последнее время в исследовании систем все большую роль играет постулат целостности: система есть единое целое, обладающее особыми системными свойствами, которых нет у элементов или подсистем при любом способе декомпозиции. В этом контексте представляет интерес определение системы по Лемуану: система есть некоторая целостность, которая стремится к достижению целей (получению результатов), находясь в сложной, изменяющейся среде, путем развертывания деятельности, что предполагает наличие организации (взаимодействия) и эволюцию без потери индивидуальности.

Кроме того, сегодня все больший интерес начинают привлекать вопросы возникновения и самосохранения сложных систем, что означает развитие гомео-статических и синергетических подходов.

Гомеостатика – это наука о принципах и механизмах самосохранения, поддержания равновесия, гармонии в естественных и искусственных системах. Она связана с исследованием и моделированием условий, необходимых для устойчивого функционирования систем, содержащих неустойчивые компоненты. В ее рамках изучаются проблемы живучести, ада­птивности, эффективности функционирования систем различной природы как в условиях нормы, так и в условиях патологии. Тремя ведущими принципами гомеостатики являются принципы противоречия, гармонии и аналогии. В центре внимания гомеостатики находится взаимодействие противоположностей, «склеивание» и «расщепление» антагонистов, управление внутренними противоречиями в системах, состоящих из «полярных единиц», а также анализ возникновения патологий и катастроф в таких системах.

Базовым механизмом самосохранения является гомеостазис, т.е. способность системы самостоятельно поддерживать в определенных границах ряд критических параметров состояния, определяющих ее область существования (или гомеостатическую границу). Сам термин «гомеостазис», введенный в научный обиход К. Бернаром и У. Кенноном, означает «остаться таким же», т.е. гомеостатическая система остается устойчивой при внешних возмущениях. Расстояние от гомеостатической границы или ширина области гомеостазиса характеризует уровень самоорганизации (самоопределения) системы, который регулируется благодаря средствам реактивной и активной автономии. Гомеостатом называется структура, поддерживающая гомеостазис.

Четырьмя ключевыми составляющими, необходимыми для существования гомеостатической системы являются:

а) внутренние противоречия;

б) иерархическая организация;

в) соподчинение гомеостатов;

г) реализация в управлении принципа регулируемого противоречия (символ китайской монады).

В гомеостатике рассматриваются такие отношения между частями гомеостата и внешней средой, которые обеспечивают поддержание динамического постоян­ства жизненно важных параметров системы. Анализ гомеостатов представляется весьма перспективным способом определения эффективных структур MAC.

Синергетику можно определить как «науку о возникающих системах». Точнее, синергетика есть междисциплинарное научное направление, изучающее универсальные закономерности самоорганизации и спонтанного образования упорядоченных структур различной природы. В центре внимания синергетики находятся критические точки, в которых система изменяет характер своего поведения.

В контексте наук об искусственном синергетика рассматривает нестационарные состояния, динамику, взаимные переходы, способы разрушения и создания искусственных систем. В русле MAC речь идет о кооперативном взаимодействии множества агентов, которое макроскопически проявляется как самоорганизация. Такие MAC могут путем самоорганизации образовывать новые пространственные, временные или функциональные структуры. Рождение структур различной природы синергетика связывает с такими усло­виями существования систем как открытость, нелинейность, неравновесность. Переломный критический момент, связанный с возможными траекториями будущего развития системы, называется точкой бифуркации, т.е. «разветвления» возможных путей ее эволюции.