Чем отличается теория систем от. Примеры: пустыни, горы, Солнечная система, газ в закрытом сосуде, церковные каноны и т. Примеры: родители и дети; исходные вещества и продукты химических реакций; ряды радиоактивности в атомной физике; морфогенез осадочны

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

"ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

геолого-географический факультет

Концепции современного естествознания

Часть 3

Общая теория систем

Методическая разработка для самостоятельной работы

для студентов 2 курса

специальности 100201 «Туризм»

И.Ф. Черкашина

Ростов-на-Дону 2011

1. Роль и место системного подхода в естествознании

Слово "система" в переводе с греческого означает "целое, составленное из частей". Эти части называются ""элементами" Последнее слово -- латинский эквивалент греческого слова "стихия" (огонь, воздух, вода, земля, см. лекцию № 3), т. е. "первоначало".

В современном научном понимании "система -- единое целое, представляющее совокупность взаимосвязанных элементов". Имеются и другие определения "системы". Так, отечественный науковед В. Н. Садовский приводит 34 определения слова "система". Поэтому из-за широты понятия "системы" общепринятого научного определения, что такое система, пока нет. Фактически любой природный объект является системой: он состоит по крайней мере из элементарных частиц.

П римеры систем:

1. Солнечная система -- совокупность планет и других небесных тел, находящихся в сфере притяжения Солнца.

Организм человека -- система клеток, органов, функциональных систем в составе тела человека.

Компьютер -- совокупность частей (системный блок, клавиатура, дисплей, процессор, блок памяти и др.), служащих для выполнения сложных логико-математических действий.

Учебный институт -- учреждение, состоящее из факультетов, кафедр, преподавателей, студентов, помещений, оборудования, вспомогательного персонала и предназначенное для целей высшего образования.

5.Биогеоценоз -- система растительных, животных и микроорганизмов

совместно с почвенно-климатическими условиями обитания.

Любую систему можно изобразить с помощью чертежа (схемы), отражающего основные элементы и связи между ними

Из приведенных примеров видно, что системность как понятие шире, чем рамки естествознания, она относится как к природе (в том числе дикой), так и к науке и культуре в целом. Самой большой системой, очевидно, является Вселенная.

В свою очередь системный подход (не только в рамках естествознания) объединяет в единое целое системный метод и общую теорию систем .

"Ясно, что мир представляет собой единую систему, т. е. связное целое". Ф. Энгельс

2. Системные метод ы

Этот метод научного познания в своих основных чертах известен с глубокой древности. Он возник одновременно с наукой как системой знаний о закономерностях изучаемых явлений и был известен в Древней Греции в эпоху античности. Системный взгляд на мир в целом и его отдельные части (т. е. системная концепция) встречается у Платона , герой произведения которого -- профессор Тимей -- говорит о мировом теле как о живом организме. Аналогично смотрел на мир и Диоген . Пифагор считал мир гармонической системой чисел и их отношений. Но особенно развил системный метод в своих работах Аристотель. Он полагал , что

"под элементами понимают предельные части, на которые делимы тела, но которые уже не делимы на другие, отличающиеся от них по виду".

Аристотеля можно считать создателем системолог и и -- науки, изучающей явления с системной точки зрения. Он, как известно, в наибольшей степени систематизировал достижения других греческих ученых, а систему мира Платона--Евдокса (гомоцентрических сфер) довел до высшего совершенства.

В позднейшие эпохи системные взгляды (концепции) в естествознании не исчезали, а передавались от поколения к поколению ученых. Французский энциклопедист Поль Гольбах (1723--1789). В 1770 г. в труде "Система природы" подробно изложил первую физическую картину мира (механическую), которая была разработана Ньютоном и Лапласом.

Таким образом, системный метод в естествознании оказался очень продуктивным, хотя и не абсолютным, годным на все случаи жизни.

И системный метод, как и любой другой, имеет определенные ошибки (методические погрешности). Часто системный метод называют системным анализом.

3 . Общая теория систем

В отличие от системного метода, возникшего с появлением науки, общая теория систем (ОТС) является продуктом современной эпохи. При этом ОТС следует дифференцировать с системологией . Последнюю можно считать разделом методологии -- науки о методах, тогда как ОТС является научным результатом (достижением) системного анализа, т.е. научной теорией , воплотившей результаты предыдущих системных исследований.

Концепция общесистемного подхода была сформулирована австрийским биологом Людвигом фон Берталанфи в 20-х гг. XX в., хотя у него были и предшественники, в том числе -- отечественный естествоиспытатель, экономист, философ, ученый-управленец Александр Александрович Богданов (1873-- 1928).

В 1927 г. Берталанфи опубликовал книгу "Организмическая концепция", в которой обосновал необходимость исследования не только отдельных органов и частных систем биологического организма (например, нервной системы, мышечной, костной и т. д.), но и целостного организма. Однако это еще не было ОТС. Концепция ОТС, относящаяся к системам любой природы: биологическим, инженерным, общественным и др., главным образом сложным, была утверждена Берталанфи, тогда еще доцентом Венского университета, в своих научных лек циях, прочитанных в Чикагском университете (США) в 1938 г. Текст лекций, вначале принятых прохладно, был позднее напечатан в США в 1945 и 1949 г.

Руководящая идея Берталанфи состояла в том, что сложные системы различной природы, имеющие совершенно разный состав и устройство (например, биологические организмы, отрасли промышленности, города, аэропорты ит. п.), функционируют по общим законам . И, следовательно, знания, полученные при исследовании одних систем, можно переносить на изучение других систем совершенно иной природы. Таким образом, Берталанфи в своих исследованиях воспользовался методом аналогии .

Такое достижение имело важные для естественных и гуманитарных наук последствия. В первую очередь Берталанфи смог помочь биологии, занимающейся системами самого сложного характера. Он проложил путь к использованию в изучении живого методов и результатов физики, химии, математики (особенно математического моделирования), а в будущем -- геологии и космологии. Такие достижения вышли далеко за рамки биологии и сформировали общенаучный системный подход.

Системный подход утвердился сначала в биологии, затем перешел в ее прикладную часть -- медицину (сначала в психиатрию, потом вовсе другие разделы), в конце концов обосновался в военном деле, космонавтике, языкознании, управлении производством, культурологии, истории и, разумеется, во всех отраслях естествознания. Таким образом, к середине 50-х г. XXв. системный подход в науке стал всеобщим, а в СССР продуктивная разработка научных и хозяйственных применений этого подхода началась с 60-х годов XX в. В настоящее время системные исследования успешно развиваются во всем мире, хотя эйфория от якобы неограниченных возможностей ОТС уже прошла.

Для знакомства с главными положениями ОТС необходимо ввести основные понятия, относящиеся к ней. Кроме приведенного понятия СИСТЕМА, в ОТС используются следующие понятия (определения):

1)ЭЛЕМЕНТ -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается неделимой. Элементы могут быть одинаковыми или различными.

Примеры: атомы в молекуле; студенты в группе; планеты, кометы, метеоры в Солнечной системе; аксиомы, постулаты, теоремы, уравнения, леммы в математике; и др.

2)ПОДСИСТЕМА -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается делимой на элементы, по отношению к которым она выступает как система.

Примеры: сердечно-сосудистая система в организме; центр управления полетами на космодроме; отрасль добывающей промышленности; студенческая группа и др.

Подсистем в системе может быть много, они могут быть как "вложенными" одна в другую, так и существовать по отдельности. Но в обоих таких случаях взаимоотношения между элементами, подсистемами и системой всегда носят характер соподчиненности, т. е. "низшее" (элементы) подчиняются "более высокому" (подсистема), которое в свою очередь подчиняется "высшему" (система). При этом вводится понятие уровень организации. Последовательность уровней соподчиненности в системе называется "иерархией" греч. «священная власть»). Последний термин проник в ОТС в XX в. из церковно-христианской терминологии, существовавшей еще в V в. н. э.

3)СРЕДА (внешняя, окружающая) -- окружение системы (обычно вещественное), в котором она пребывает и с которым в той или иной степени взаимодействует.

Поскольку среда окружает систему, ее название часто употребляется в сочетании со словами "окружающая", "внешняя".

Примеры: межклеточная жидкость, окружающая биологические клетки; вакуум по отношению к элементарным частицам; растворитель по отношению к растворенному веществу; производственный цех по отношению к работающим; и др.

Часто употребляется и сводный термин внутренняя среда . Его относят к среде, размещающейся внутри системы (подсистемы). Например, кровь -- одна из внутренних сред организма, но она же -- внешняя среда для элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и др. Таким образом, принципиального различия между внешней и внутренней средами нет, все зависит от условий рассмотрения . Уже упоминавшийся А. А. Богданов в труде "Всеобщая организационная наука" (1927) справедливо отмечал:

"Болезнетворные бактерии размножаются внутри организма, но функционально они -- внешняя для него среда".

Более того, нет также принципиального различия между системой и средой: все опять же зависит от точки отсчета. Среда может рассматриваться как система , тогда бывшая система станет средой. Например, вулканическая лава в сопле вулкана может рассматриваться как система, тогда сопло будет средой. Если же лаву считать средой, тогда сопло станет системой.

Взаимоотношения системы, подсистемы, внешней и внутренней сред и элементов схематически представлены на рис.1, где для упрощения элементы показаны только в рамках одной подсистемы из шести;

Рис. 1. Схема взаимоотношений в системе

4) СОСТАВ -- совокупность элементов системы. Он может быть: а) качественным , когда указывается только качественная определенность элементов; например: вратарь, защитники, полузащитники, нападающие в футбольной команде; ионы натрия и хлора в кристалле поваренной соли; б) количественным , когда задается не только качественная определенность элементов, но и их количественное соотношение; например: в физиологическом растворе 0,9%-ной растворенной поваренной соли, 99,1% -- воды; в золоте 958-й пробы -- 95,8% золота, 2,0% серебра и2,2% меди;

5) СТРУКТУРА -- взаиморасположение элементов в системе, т.е. фактически внутреннее строение системы в отличие от формы -- внешнего строения. Примеры: структуры атома, молекулы, клетки организма, строение Солнечной системы, прибора и др.

Для установления структуры объектов используется структурный анализ. Он может быть разрушающим (изготовление срезов биологических тканей для микроскопии, изготовление шлифов геологических образцов и др.) или неразрушающим (рентгеноскопия грудной клетки, "просвечивание" ультразвуком железнодорожных рельсов для выявления скрытых трещин и т. д.). Выявленную структуру можно регистрировать (например, на фотопленке) или описывать схематически (рис. 2).

Рис. 2. Различные способы представления структуры молекулы воды

Структура совместно с составом системы определяет ее основные свойства (физические, химические, биологические). При одном и том же составе разных систем их структуры могут отличаться, и это влечет изменение свойств. Например, одни и те же атомы углерода С, включенные в молекулярную структуру графита или алмаза, дают совершенно разные свойства этих веществ (цвет, прочность и т. д.);

6) СОСТОЯНИЕ -- интегральная характеристика проявления в данный момент времени свойств системы, зависящая от всех особенностей ее структуры и состава. Примеры: состояние солнечной активности в конкретный день; состояние газа в определенном объеме в данный момент времени; предстартовое психологическое состояние спортсмена; болезненное состояние человека в период эпидемии; и др. Для описания состояния существует совокупность характеристик состояния и параметров состояния. Характеристики состояния отражают как бы его характер в данный момент. К таким характеристикам относят:

равновесность и неравновесность состояния;

устойчивость и неустойчивость равновесия;

статичность и динамичность равновесия;

исходное, промежуточное, конечное и текущее состояние и др.

К параметрам состояния относят определенные величины, числовые значения которых в данный момент достаточны для однозначного определения интегрального состояния системы. Например, для 1 моля идеального газа его состояние однозначна задается с помощью уравнения Клапейрона:

Для данного уравнения параметрами состояния системы являются р, V и Т. Из них только две (любые) являются независимыми, третий параметр однозначно устанавливается из приведенного уравнения. Минимальное число параметров, достаточное для описания состояния системы, называется числом степеней свободы системы. У 1 моля идеального газа (как, впрочем, и у постоянной массы газа определенного химического состава) -- две степени свободы;

7) ПРОЦЕСС -- изменение состояния системы во времени, иногда называемое системным процессом. Примеры: процесс выздоровления больного, химическая реакция (процесс с превращением веществ); физический процесс (без превращения веществ: испарение, плавление и т. д.); внутризвездные процессы; политические процессы; и т. д.

Процесс -- одна из форм движения материи, поэтому более подробно эта характеристика системы будет дана в лекции №9.

4. Классификация систем

Системы классифицируются разнообразными способами, с использованием различных критериев. Некоторые классы систем являются друг от друга независимыми, некоторые -- взаимосвязанными. Рассмотрим классификационные признаки, применяемые в делении систем. 1) По составу системы делятся на:

¦ материальные -- представляющие совокупности материальных объектов:

Примеры; животный мир, растительность, человечество,

транспорт, библиотеки и т. д.

Эти системы могут быть разделены на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком). Материальные системы также называют физическими, реальными, вещественными;

¦ идеальные являются продуктами человеческого мышления. Примеры: системы счисления, театральные системы, системы обучения и воспитания, научные теории, религиозные учения и т. д. Эти системы также называют абстрактными, символическими.

2) По поведению во времени системы делятся на:

¦статические -- такие системы, состояние которых с течением времени практически не меняются.

Примеры: пустыни, горы, Солнечная система, газ в закрытом сосуде, церковные каноны и т. д.

Эти системы также называют статичными.

¦динамические -- системы, состояние которых заметно меняется со временем.

Примеры: погода, транспортная ситуация, языки программирования, музыкальное произведение (в исполнении), шахматная партия, химическая реакция и т. д.

Эти системы также называются динамичными.

Четкой границы между статическими и динамическими системами провести нельзя, все зависит от условий рассмотрения и временного масштаба.

В свою очередь динамические системы делятся на:

¦детерминированные , для которых их будущие состояния могут быть точно предсказаны, выведены из предыдущих состояний.

Примеры: Солнечные затмения (взаиморасположения Земли, Луны и Солнца), смена времен года, системы управления транспортом с помощью светофоров, работа заводского станка и т.д.

¦в ероятностные , для которых их будущие состояния не могут быть точно предсказаны, а поддаются только вероятностному прогнозу.

Примеры: броуновское движение (координаты частиц, подвергающихся ~ 1021 ударам молекул в секунду), погода через неделю, оценки большой части студентов на экзаменах, победы в спортивных соревнованиях и т. д.

Вероятностные системы еще называются стохастическими. Обычно биологические системы -- вероятностные.

¦ д етерминированно-хаотические -- это сравнительно новый в науке тип систем, он не является промежуточным (пограничным) для первых двух. Такой тип систем связан со взаимопереходом хаоса и порядка (т. е. детерминированности и стохастичности) и будет подробно рассмотрен в лекции № 13. 3) По взаимодействию со средой системы делятся на: 4- закрытые -- такие системы, которые не обмениваются с окружающей их средой веществом и полем, точнее таким обменом в условиях рассмотрения можно пренебречь.

Примеры: консервативные механические системы (сохраняющие массу и энергию), чай в термосе, стабильные галактики в космическом вакууме, подземные нефтехранилища и т. п.

¦ открытые -- в противоположность первым они обмениваются с окружающей средой веществом и полем.

Примеры: все живые организмы, моря и океаны, почвы, Солнце, системы связи, производственные предприятия, общественные объединения и т. д.

Закрытые системы также называются замкнутыми , или изолированными , а открытые -- незамкнутыми , или неизолированными. Кроме того, по современным уточненным научным концепциям естествознания в качестве обменных агентов между системой и средой следует указывать не вещество и поле, а вещество, энергию и информацию .

Наконец, следует обратить внимание, что чисто закрытых систем в природе и обществе не бывает, хотя бы из диалектических соображений. Поэтому закрытые системы -- это пример умозрительной научной модели.

¦простые -- системы, состоящие из сравнительно небольшого числа элементов и несложных взаимоотношений между ними, обычно это технические системы.

Примеры: часы, фотоаппарат, утюг, мебель, инструментарий, веник, книга и т. д.;

¦сложные -- системы, состоящие из большого числа элементов и сложных взаимоотношений между ними; такие системы занимают главное место в системологии и ОТС.

Примеры: все биологические системы, начиная от клеток и кончая сообществами организмов, производственные объединения, государства, нации, галактики, сложные технические системы: компьютеры, боевые ракеты, атомные электростанции и т. д.

Сложные системы также называются "большими" или "очень большими" системами. В подавляющем числе случаев они являются одновременно и вероятностными системами (см. выше), но иногда встречаются и детерминированные, высокоорганизованные системы: врожденный оборонительный рефлекс у кошки, положение планет, астероидов Солнечной системы, военный парад и т. д.

¦ Целенаправленные -- системы, способные моделировать и прогнозировать ситуацию и избирать способ поведения (изменения состояния): за счет восприятия и распознавания внешнего воздействия, способности анализировать и сопоставлять его с собственными возможностями и выбирать тот или иной вариант поведения для достижения цели.

Примеры: луноход, марсоход, роботы-манипуляторы, пчелиный рой, стада животных, рыбные косяки, самонаводящиеся боевые ракеты, стаи перелетных птиц и т. д.

Целенаправленные системы обладают некоторой совокупностью "знаний" о себе и о среде, иначе говоря, им присущ тезаурус (от греч. «сокровищница») -- запас сведений о действительности, присущий индивидууму (или сообществу индивидуумов), с возможностью воспринимать новые сведения и накапливать опыт. Целенаправленные системы обычно обладают способностью, выражаясь философским языком, опережающего отражения действительности. Например, деревья накапливают влагу в преддверии засухи, птицы строят гнезда еще до появления будущих птенцов и т. д.

¦Нецеленаправленные -- системы, не обладающие рассмотренными свойствами; их большинство, и примеры их очевидны.

Среди целенаправленных систем выделяется класс, называемый

¦ самоорганизующиеся -- системы, способные самостоятельно изменять свою структуру (иногда и состав), степень сложности с целью лучшего приспособления (адаптации) к изменившимся условиям среды.

Примеры: выработка организмом защитных антител при попадании в него инородных белков -- антигенов, например, с болезнетворными бактериями; изменения в организме защитного характера в борьбе с болезнью, соединения птиц в стаи определенного вида перед длительным перелетом, мобилизация своих умственных способностей и режима поведения студентов перед экзаменами и т. д.

Самоорганизующиеся системы также называются саморегулирующимися, перестраивающимися .

5. Связи -- важнейшее понятие общей теории систем

Связи -- характеристики взаимодействия элементов в системе и реализации ее структуры.

Это основное понятие ОТС, при отсутствии (разрыве, расторжении) связей система как целое перестает существовать и распадается на элементы: компьютер превращается в набор радиодеталей, дом превращается в набор кирпичей, живой организм-- в набор химических элементов (со временем после смерти) и т. д.

Именно присутствие в системе связей и обусловливает ее новые свойства, которых нет у элементов системы, даже у их суммы. Такой сверхсуммарный эффект у элементов, соединенных в систему, называется системным эффектом, или эффектом сборки, или эмерджентностью (от англ. «появление нового»).

Примеры системного эффекта:

а)в физике: ядро атома обладает пониженной энергией в сравнении с энергией совокупности нуклонов -- элементов этого ядра;

б)в химии: химические свойства молекул воды (Н 2 0) отличаются от химических свойств водорода (Н) и кислорода (О); последние без химического соединения ничего

не растворяют, зато образуют "гремучую смесь";

в)в биологии: молекулы фосфорной кислоты, сахара (дезоксирибозы), азотистых оснований, находясь разрозненно и беспорядочно в растворенном состоянии в пробирке, не способны к зарождению и развитию живого организма, а соединенные в молекулу ДНК, помещенную в живую клетку, -- способны. связь естествознание молекула структура

Сверхсуммарные свойства элементов в системе, т. е. системный эффект, отличает систему от простой совокупности элементов, для которой выполняется принцип суперпозиции, т. е. независимого проявления свойств элементов (каждый ведет себя так, как если бы других не было) и получения чисто суммарного эффекта от их действия (геометрическое сложение векторов сил, скоростей, ускорений и т. д. -- в механике; алгебраическое сложение световых колебаний в оптике и т. д.).

Таким образом, связи между элементами в системе обусловливают их взаимовлияние друг на друга, при этом свойства и характеристики элементов изменяются: одни свойства утрачиваются, другие приобретаются. Это было известно Аристотелю еще в IV в. до н. э. :

"Рука, отделенная физически от тела человека -- это уже не рука человека".

Классификация связей

Существует многообразная классификация связей между элементами, не уступающая по численности классификации систем (см. выше), однако более сложная по содержанию. Поэтому в данном разделе будут рассмотрены главные типы связей с иллюстрацией их примерами:

1) По виду и назначению связи делятся на:

генетические -- такие, когда один элемент (элементы) являются родоначальником другого (других).

Примеры : родители и дети; исходные вещества и продукты химических реакций; ряды радиоактивности в атомной физике; морфогенез осадочных пород в геологии; последовательности звездных превращений в астрономии и т. д.;

связи взаимодействия -- такие, когда элементы одновременно взаимодействуют, влияя друг на друга.

Примеры: нервы и мышцы в органах, хищники и жертвы в местах совместного обитания, реки, моря и океаны земной поверхности, инженеры, техники и рабочие на производстве и т.д.;

связи управления -- такие, когда одни элементы системы управляют поведением других элементов.

Примеры : центральная нервная система и периферические органы; правила дорожного движения и транспортные потоки; руководители и подчиненные в организации; и т. д.;

связи преобразования -- такие, когда одни элементы влияют на переход системы из одного состояния в другое или от одной структуры к другой.

Примеры : катализаторы в химических реакциях; нагреватели при плавлении веществ; землетрясения в населенных пунктах; обучающие системы в повышении квалификации и т. д. Границы между перечисленными типами связей расплывчаты, и конкретные связи не всегда можно отнести к определенному классу.

2) По степени действия связи делятся на:

а) жесткие -- такие, при которых действие связи жестко предопределено и результат действия одного элемента на другой однозначен.

а) б)

Примеры : механические связи в швейной машине, швы между костями черепа человека, клеевые соединения обуви, грибковые наросты на деревьях, угольные пласты под землей, корневая система растений в почве и т. д.;

б) гибкие -- такие, при которых действие связи допускает некоторую свободу вариантов поведения связанных элементов.

Примеры : суставные сочленения, мышечные группы, океанские течения, подвесные мосты, книжные переплеты, фиксация ледников и снежных пластов в горах и т. д.

Не следует думать, что жесткие связи обязательно реализуются посредством жестких механических узлов, канатов, цепей, твердых образований. Гравитационная связь (например, между Солнцем и Землей, Землей и Луной и т. д.) также является жесткой, хотя и "невидимой". То же можно сказать и об электромагнитной связи внутри атомов и молекул.

Большое значение в биологии (зоологии) имеют так называемые пищевые связи и даже пищевые цепи. Пчелы питаются только нектаром, коровы -- травой (жесткая связь), рыбы и человек -- практически всеядны (гибкая связь).

3) По направленности связи делятся на:

¦ прямые -- такие, при которых один элемент влияет на другой, не испытывая при этом влияния со стороны последнего; обычно первый элемент является господствующим, а второй -- подчиненным.

Примеры: "Приказ командира -- закон для подчиненного", авторитарный стиль руководства; гипнотическое воздействие змеи на грызуна; сход снежной лавины с горы; стрельба по мишени; извержение вулкана; и т. д.;

¦ нейтральные -- такие, у которых нет направленности; обычно они существуют между однотипными элементами и объединяют их в систему.

Примеры: связи между вагонами в поезде; между молекулами в кристалле; между спортсменами в команде; между рядовыми особями в птичьей стае; между нуклонами в ядре атома; и т. д.;

¦обратные -- такие, при которых один элемент действует на другой (прямая связь), испытывая при этом действие второго на себе (обратная связь). Таким образом, в отличие от прямого действия господствующего элемента на подчиненный без обратного влияния (см. выше), здесь обратное влияние возникает. При этом нет обратной связи без прямой.

Примеры : спортивные единоборства, физиологические рефлексы, бильярдные соударения, растворение веществ, трение движения, испарение жидкостей в закрытом сосуде и т. д.

Поскольку обратная связь влияет на элемент -- источник воздействия, то такое влияние может в принципе быть трояким: либо стимулировать воздействие со стороны источника, либо подавлять его, либо не изменять. Последний тип обратной связи практического значения не имеет, его можно исключить из рассмотрения или отнести к разновидности прямой связи (см. выше). Два других типа имеют важное значение и на практике, и в ОТС.

по результативности обратные связи делятся на:

¦положительные обратные связи , при которых обратная связь усиливает воздействие элемента -- источника на приемник воздействия.

Примеры : раскачивание качелей, генерация радиоволн, весеннее таяние снегов (темные прогалины сильнее нагреваются солнцем), лесные пожары, цепные химические реакции (возгорание пороха и т. д.), атомные взрывы, эпилептические припадки, эпидемии гриппа, паника в толпе, кристаллизация в растворах, рост оврагов и др.;

¦отрицательные обратные связи , при которых обратная связь ослабляет воздействие источника на приемник воздействия.

Примеры : зрачковые рефлексы (сужение зрачка при ярком свете, расширение в темноте), увеличение потоотделения в жару, закрытие пор ("гусиная кожа") в холод; терморегуляторы в холодильниках, термостатах, кондиционерах; насыщающие пары газов, запредельное торможение мозга и др.

Следует отметить, что обратные связи играют важнейшую роль в функционировании природных и общественных систем, включая технические системы. Именно они обеспечивают регуляцию, самоподдержание, саморазвитие, выживание, приспособление систем в изменяющихся условиях среды. Наиболее велика роль в этих процессах отрицательных обратных связей, которые позволяют нейтрализовать или существенно сгладить влияние неблагоприятных воздействий среды на систему, особенно живые организмы.

Задание для самостоятельного исследования

· Выберете любую естественную систему (биологическую, химическую, физическую, географическую, экологическую и т.д.) и дайте ей характеристику с позиции ОТС.

· Как можно применить знания ОТС в туризме?

П.О. Липовко . Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. --Ростов-на-Дону. Из-во "Феникс", 2004, с.

Берталанфи Л. фон Общая теория систем -- Критический обзор / В кн.: Исследования по общей теории систем.-- М.: Прогресс, 1969. С. 23--82. На английском языке: L. von Bertalanffy , General System Theory -- A Critical Review // «General Systems», vol. VII, 1962, p. 1--20.

Богданов А. А. Тектология: Всеобщая организационная наука.-- М.: Финансы, 2003.

(Термин «тектология» происходит от греч. фЭчфщн -- строитель, творец и льгпт -- слово, учение).

Лекторский В. А., Садовский В. Н . О принципах исследования систем // Вопросы философии, № 8, 1960, сс.67-79.

Седов Е. А . Информационно-энтропийные свойства социальных систем // Общественные науки и современность, № 5, 1993, сс.92-100. См. также: Цирель С . «QWERTY-эффекты», «Path Dependence» и закон иерархических компенсаций // Вопросы экономики, № 8, 2005, сс.19-26.

Садовский В. Н . Людвиг фон Берталанфи и развитие системных исследований в XX веке. В кн.: Системный подход в современной науке. -- М.: «Прогресс-Традиция», 2004, С.28.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Синергетика как теория самоорганизующихся систем в современном научном мире. История и логика возникновения синергетического подхода в естествознании. Влияние этого подхода на развитие науки. Методологическая значимость синергетики в современной науке.

реферат , добавлен 27.12.2016


Возникновение и развитие науки или теории. Предмет и метод теории систем. Этапы становления науки. Закономерности систем и закономерности целеобразования. Поиск подходов к раскрытию сложности изучаемых явлений. Концепции элементаризма и целостности.

реферат , добавлен 29.12.2016


Понятие общей теории относительности - общепринятой официальной наукой теории о том, как устроен мир, объединяющей механику, электродинамику и гравитацию. Принцип равенства гравитационной и инертной масс. Теория относительности и квантовая механика.

курсовая работа , добавлен 17.01.2011


Понятие системного метода и этапы его исторического формирования. Строение и структура систем, порядок взаимодействия ее элементов, классификация и разновидности. Метод и перспективы системного исследования, назначение математического моделирования.

контрольная работа , добавлен 28.10.2009


Мир живого как система систем. Открытость - свойство реальных систем. Открытость. Неравновесность. Нелинейность. Особенности описания сложных систем. Мощное научное направление в современном естествознании - синергетика.

реферат , добавлен 28.09.2006


Системология как наука о системах. Примеры систем и их элементов. Целесообразность как назначение, главная функция, которую она выполняет. Структура системы и порядок связей между ее элементами, варианты иерархии. Примеры системного подхода в науке.

презентация , добавлен 14.10.2013


Современное понятие "открытая система". Проблема анализа целостных свойств открытых систем в зависимости от времени. Общность процессов типа 1/f (процессов типа фликкер-шума) для всех систем. Старое и новое математическое описание процессов типа 1/f.

курсовая работа , добавлен 23.11.2011


Ткань - частная система органа, состоящая из клеток и внеклеточных элементов с общей эпигеномной наследственностью. Эмбриональный гистогенез: детерминация, пролиферация, дифференциация, интеграция и адаптация клеточных систем. Общая классификация тканей.

реферат , добавлен 23.12.2012


Концепция системного подхода, анализ взаимодействия элементов данной системы между собой и с элементами надсистемы. Концепция самоорганизации объекта и ее структурные части, характерные четы и особенности. Концепция системного подхода к решению ситуации.

реферат , добавлен 24.07.2009


Характеристика основных положений общей теории химической эволюции и биогенеза А.П. Руденко. Этапы химической эволюции. Географическая оболочка земли. Понятие зональных, континентальных и океанических комплексов. Динамические и статистические законы.

Австрийский учёный-биолог, проживавший в Канаде и США, Людвиг фон Берталанфи, в 1937 году впервые выдвинул ряд идей, которые позже он объединил в одну концепцию. Он назвал её «Общая теория систем». Что же это такое? Это научная концепция изучения различных объектов, рассматриваемых в качестве системы.

Основная идея предложенной теории заключалась в том, что законы, управляющие системными объектами, - едины, одинаковы для разных систем. Справедливости ради надо сказать, что основные идеи Л. Берталанфи были заложены разными учёными, в том числе и русским философом, писателем, политическим деятелем, врачом, в своем фундаментальном труде «Тектология», написанном им в 1912 году. А.А. Богданов активно участвовал в революции, однако, во многом был не согласен с В.И. Лениным. не принял, но, тем не менее, продолжил сотрудничество с большевиками, организовав первый в тогдашней России Институт переливания крови и ставя на себе медицинский эксперимент. Он погиб в 1928 году. Мало кто знает и сегодня, что в начале двадцатого века русский учёный-физиолог В.М. Бехтерев, независимо от А.А. Богданова, описал более 20 универсальных законов в сфере психологических и социальных процессов.

Общая теория систем изучает различные виды, структуру систем, процессы их функционирования и развития, организацию компонентов структурно-иерархических уровней, и многое другое. Л. Берталанфи также исследовал так называемые открытые системы, обменивающиеся свободной энергией, веществом и информацией со средой.

Общая теория систем в настоящее время исследует такие общесистемные закономерности и принципы, как, например, гипотеза семиотической обратной связи, организационной непрерывности, совместимости, взаимодополнительных соотношений, закон необходимого разнообразия, иерархических компенсаций, принцип моноцентризма, наименьших относительных сопротивлений, принцип внешнего дополнения, теорема о рекурсивных структурах, закон расхождения и другие.

Современное состояние наук о системах многим обязано Л. Берталанфи. Общая теория систем во многом схожа по целям либо методам исследования с кибернетикой - наукой об общих закономерностях процесса управления и передачи информации в разных системах (механические, биологические или социальные); теорией информации — разделом математики, определяющим понятие информации, её законы и свойства; теорией игр, анализирующей с помощью математики конкуренцию двух или более противостоящих сил с целью получения наибольшего выигрыша и наименьшего проигрыша; теорией принятия решений, анализирующей рациональные выборы среди различных альтернатив; факторным анализом, использующим процедуру выделения факторов в явлениях со многими переменными.

Сегодня общая теория системполучает мощный импульс для своего развития в синергетике. И. Пригожин и Г. Хакен исследуют неравновесные системы, диссипативные структуры и энтропию в открытых системах. Кроме этого, из теории Л. Берталанфи выделились такие прикладные научные дисциплины, как системотехника - наука о системном планировании, проектировании, оценке и конструировании систем вида «человек-машина»; инженерная психология; теория полевого поведения исследование операций - наука об управлении компонентами экономических систем (люди, машины, материалы, финансы и другое); СМД-методология, которая была разработана Г.П. Щедровицким, его сотрудниками и учениками; теория интегральной индивидуальности В. Мерлина, основу которой составила во многом рассмотренная выше общая теория систем Берталанфи.

Кибернетика Винера

Тектология Богданова

А.А. Богданов «Всеобщая организационная наука (тектология)», т.1 - 1911 г., т.3 - 925 г.

Тектология должна изучать общие закономерности организации для всех уровней. Все явления - непрерывные процессы организации и дезорганизации.

Богданову принадлежит ценнейшее открытие, что уровень организации тем выше, чем сильнее свойства целого отличаются от простой суммы свойств его частей.

Особенностью тектологии Богданова является то, что основное внимание уделяется закономерностям развития организации, рассмотрению соотношений устойчивого и изменчивого, значению обратных связей, учету собственных целей организации, роли открытых систем. Он подчеркивал роли моделирования и математики как потенциальных методов решения задач тектологии.

Н. Винер «Кибернетика», 1948 г.

Наука об управлении и связи в животных и машинах.

"Кибернетика и общество‘. Н.Винер анализирует с позиций кибернетики процессы, происходящие в обществе.

Первый международный конгресс по кибернетике - Париж, 1966 г.

С кибернетикой Винера связаны такие продвижения, как типизация моделей систем, выявление особого значения обратных связей в системе, подчеркивание принципа оптимальности в управлении и синтезе систем, осознание информации как всеобщего свойства материи и возможности ее количественного описания, развитие методологии моделирования вообще и, в особенности идеи математического эксперимента с помощью ЭВМ.

Кибернетика - это наука об оптимальном управлении сложными динамическими системами (А.И. Берг)

Кибернетика - это наука о системах, воспринимающих, хранящих, перерабатывающих и использующих информацию (А.Н. Колмогоров)

Параллельно, и как бы независимо, от кибернетики прокладывался еще один подход к науке о системах - общая теория систем.

Идея построения теории, приложимой к системам любой природы, была выдвинута австрийским биологом Л. Берталанфи.

Л. Берталанфи ввел понятие открытой системы и теории, приложимой к системам любой природы. Термин «общая теория систем» употреблял устно в 30-х годах, после войны – в публикациях.

Один из путей реализации своей идеи Берталанфи видел в том, чтобы отыскивать структурное сходство законов, установленных в различных дисциплинах, и, обобщая их, выводить общесистемные закономерности.

Одним из важнейших достижений Берталанфи считается введение им понятия открытой системы.

В отличие от винеровского подхода, где изучаются внутрисистемные обратные связи, а функционирование систем рассматривается просто как отклик на внешнее воздействие, Берталанфи подчеркивает особое значение обмена веществом, энергией и информацией с открытой средой.

Отправной точкой общей теории систем как самостоятельной науки можно считать 1954г., когда было организовано общество содействия развитию общей теории систем.

Свой первый ежегодник "Общие системы" общество опубликовало в 1956г.

В статье, помещенной в первом томе ежегодника, Берталанфи указал причины появления новой отрасли знания:

· Существует общая тенденция к достижению единства различных естественных и общественных наук. Такое единство может быть предметом изучения ОТС.

· Эта теория может быть важным средством формирования строгих теорий в науках о живой природе и обществе.

Развивая объединяющие принципы, которые имеют место во всех областях знания, эта теория приблизит нас к цели - достижению единства науки.
Все это может привести к достижению необходимого единства научного образования.

Ампер - физик, Трентовский - философ, Федоров - геолог, Богданов - медик, Винер - математик, Берталанфи - биолог.

Это еще раз указывает на положение общей теории систем - в центре человеческих знаний. По степени общности Дж. ван Гиг ставит общую теорию систем на один уровень с математикой и философией.

Близко к ОТС на дереве научного знания расположены другие науки, занимающиеся изучением систем: кибернетика, телеология, теория информации, инженерная теория связи, теория ЭВМ, системотехника, исследование операций и сопряженные с ними научные и инженерные направления.

2. Определение понятия «система», предмет теории систем.

Система - множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Все определения можно разделить на три группы.

Три группы определений:

— комплекс процессов и явлений, а также связей между ними, существующий объективно, независимо от наблюдателя;

— инструмент, способ исследования процессов и явлений;

— компромисс между двумя первыми, искусственно создаваемый комплекс элементов для решения сложной задачи.

— Первая группа

Задача наблюдателя - выделить систему из окружающей среды, выяснить механизм функционирования и, исходя из этого, воздействовать на нее в нужном направлении. Здесь система - объект исследования и управления.

— Вторая группа

Наблюдатель, имея некоторую цель, синтезирует систему, как абстрактное отображение реальных объектов. Система - совокупность взаимосвязанных переменных, представляющих характеристики объектов данной системы (совпадает с понятием модели).

— Третья группа

Наблюдатель не только выделяет систему из среды, но и синтезирует ее. Система - реальный объект и одновременно абстрактное отображение связей действительности (системотехника).

Существует точка зрения, согласно которой «теория систем ... относится к числу несостоявшихся наук». Этот тезис основывается на том, что теория систем строится и опирается на выводы и методы различных наук: математического анализа, кибернетики, теории графов и других. Однако, известно, что любая научная дисциплина формируется на базе уже имеющихся теоретических концепций. Общая теория систем выступает в качестве самостоятельной научной дисциплины уже потому, что, как будет показано в дальнейшем, имеет свой предмет, собственную методологию и свои методы познания. Другое дело, что целостное исследование объектов требует активного использования знаний из самых различных областей. В связи с этим общая теория систем не просто опирается на различные науки, а объединяет, синтезирует, интегрирует их в себе. В этом плане первой и главной особенностью теории систем является ее междисциплинарный характер.

Определяя предмет общей теории систем, различные научные школы видят его в неодинаковом свете. Так, известный американский ученый Дж. ван Гиг ограничивает его вопросами «структуры, поведения, процесса, взаимодействия, назначения и т.п.». По сути, предмет этой теории сводится к проектированию систем. В данном случае отмечается только одна его практически-прикладная сторона и направленность. Возникает определенный парадокс: общая теория систем признается, но ее единой теоретической концепции не существует. Она оказывается растворенной во множестве методов, применяемых для анализа конкретных системных объектов.

Более продуктивным является поиск подходов к выделению предмета общей теории систем в лице определенного класса целостных объектов, их сущностных свойств и законов.

Предмет общей теории систем составляют закономерности, принципы и методы , характеризующие функционирование, структуру и развитие целостных объектов реального мира.

Системология представляет собой специфическое направление общей теории систем, которое занимается целостными объектами, представленными в качестве объекта познания. Ее основными задачами являются:

Представление конкретных процессов и явлений в качестве систем;

Обоснование наличия определенных системных признаков у конкретных объектов;

Определение системообразующих факторов для различных целостных образований;

Типизация и классификация систем по определенным основаниям и описание особенностей различных их видов;

Составление обобщенных моделей конкретных системных образований.

Следовательно, системология составляет лишь часть ОТС. Она отражает ту ее сторону, которая выражает учение о системах как сложных и целостных образованиях. Она призвана выяснить их сущность, содержание, основные признаки, свойства и т.д. Системология отвечает на такие вопросы как: Что такое система? Какие объекты могут быть отнесены к системным? Чем обусловлена целостность того или другого процесса? и т.п. Но она не дает ответа на вопрос: Как или каким образом должны изучаться системы? Это вопрос уже системных исследований.

В самом точном смысле системное исследование представляет собой научный процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности, характеризующийся объективностью , воспроизводимостью , доказательностью и точностью . Оно базируется на самых различных принципах, методах, средствах и приемах . Это исследование специфично по своей сути и содержанию. Оно является одной из разновидностей познавательного процесса, имеющей целью такую его организацию, при которой бы обеспечивалось целостное изучение объекта и получение в конечном итоге его интегративной модели. Отсюда вытекают и основные задачи системного исследования объектов. К их числу относятся:

Разработка организационных процедур познавательного процесса, обеспечивающего получение целостного знания;

Осуществление подбора о каждом конкретном случае такого набора методов, который бы позволял получить интегративную картину функционирования и развития объекта;

Составление алгоритма познавательного процесса, дающего возможность всесторонне исследовать систему.

Системные исследования базируются на соответствующей методологии , методических основах и системотехнике . Они определяют весь процесс познания объектов и явлений, имеющих системную природу. От них напрямую зависит объективность, достоверность и точность полученных знаний.

Фундаментом общей теории систем и системных исследований является методология . Она представлена комплексом принципов и способов построения и организации теоретической и практической деятельности, направленной на целостное изучение реальных процессов и явлений окружающей действительности. Методология составляет понятийно-категориальный каркас общей теории систем, включает в себя законы и закономерности структуры и функционирования, а также развития сложноорганизованных объектов, действующие причинно-следственные связи и отношения , раскрывает внутренние механизмы взаимодействия компонентов системы , ее связи с внешним миром.

Методические основы системного исследования представлены совокупностью методов и алгоритмов теоретического и практического освоения системных объектов. Методы выражены в определенных приемах, правилах, процедурах, применяемых в познавательном процессе. К настоящему времени накоплен очень большой арсенал используемых в системных исследованиях методов, которые могут быть подразделены на общенаучные и частные. К первым из них относятся методы анализа и синтеза, индукции и дедукции, сравнения, сопоставления, аналогии и другие. Ко вторым принадлежит все многообразие методов конкретных научных дисциплин, которые находят свое применение в системном познании конкретных объектов. Алгоритм исследования определяет последовательность выполнения определенных процедур и операций, обеспечивающих создание целостной модели изучаемого явления. Он характеризует основные этапы и шаги, отображающие движение познавательного процесса от его начальной точки до конечной. Методы и алгоритмы находятся в неразрывной связи друг с другом. Каждому исследовательскому этапу соответствует своя совокупность методов. Правильная и четко определенная последовательность операций, сочетающаяся с верно избранными методами, обеспечивает научную достоверность и точность полученных результатов исследования.

Системотехника охватывает проблемы проектирования, создания, эксплуатации и испытания сложных систем. Во многом она базируется на активном применении знаний из таких областей как теория вероятности, кибернетика, теория информации, теория игр и т.д. Для системотехники характерно то, что она наиболее близко подходит к решению конкретных прикладных и практических проблем, возникающих в ходе системного исследования.

Наряду с наличием собственной структуры, общая теория систем несет в себе большую научно-функциональную нагрузку. Отметим следующие функции общей теории систем:

- функция обеспечения целостного познания объектов; - функция стандартизации терминологии; - описательная функция; - объяснительная функция; - прогнозная функция .

Общая теория систем является наукой не стоящей на месте, а постоянно развивающейся. Тенденции ее развития в современных условиях просматриваются по нескольким направлениям.

Первое из них - это теория жестких систем . Такое название они получили из-за влияния физико-математических наук. Эти системы имеют прочные и устойчивые связи и отношения. Их анализ требует строгих количественных построений. Основой последних является дедуктивный метод и точно определенные правила действий и доказательств. В этом случае, как правило, речь идет о неживой природе. В то же время, математические методы все больше проникают и в другие области. Такой подход реализован, к примеру, в ряде разделов экономической теории.

Второе направление - это теория мягких систем . Системы подобного рода рассматриваются как часть мироздания, воспринимаемая как единое целое, которые способны сохранять свою сущность, несмотря на изменения, происходящие в ней. Мягкие системы могут адаптироваться к условиям окружающей среды, сохраняя при этом свои характерные особенности. Солнечная система, истоки реки, семья, пчелиный улей, страна, нация, предприятие – все это системы, составляющие элементы которых подвергаются постоянным изменениям. Системы, относящиеся к мягким, имеют собственную структуру, реагируют на внешние воздействия, но при этом сохраняют свою внутреннюю сущность и способность к функционированию и развитию.

Третье направление представлено теорией самоорганизации . Это новая развивающаяся парадигма исследования, которая связана с целостными аспектами систем. По некоторым оценкам она является самым революционизирующим подходом для общей теории систем. Под самоорганизующимися системами подразумевают самовосстанавливающиеся системы, в которых результатом является сама система. К ним относятся все живые системы. Они постоянно самообновляются посредством обмена веществ и энергии, получаемой в результате взаимодействия с внешней средой. Для них характерно то, что они поддерживают неизменность своей внутренней организации, допуская, тем не менее, временные и пространственные изменения своей структуры. Эти изменения обусловливают серьезные специфические моменты в их исследовании, требуют применения новых принципов и подходов к их изучению.

В современном развитии ОТС все отчетливее проявляется зависимость эмпирических и прикладных вопросов от этических аспектов . Разработчики конкретной системы должны учитывать возможные последствия создаваемых ими систем. Они обязаны оценивать воздействия изменений, привносимых системой, на настоящее и будущее, как самих систем, так и их пользователей. Люди строят новые заводы и фабрики, изменяют русла рек, перерабатывают лес в древесину, бумагу - и все это зачастую делается без должного учета их влияния на климат и экологию. Поэтому ОТС не может не основываться на определенных этических принципах. Мораль систем связана с той системой ценностей, которая движет разработчиком, и зависит от того, как эти ценности согласуются с ценностями пользователя и потребителя. Закономерно, что этическая сторона систем затрагивает вопросы ответственности частных предпринимателей и руководителей государственных организаций за безопасность людей, участвующих в производстве и потреблении.

Неоценимое значение приобрела общая теория систем в решении многих практических задач. Вместе с развитием человеческого общества значительно увеличился объем и сложность проблем, которые должны быть разрешены. Но сделать это с помощью традиционных аналитических подходов становиться просто невозможно. Для решения все большего числа проблем нужно широкое поле зрения, которое охватывает весь спектр проблемы, а не его небольшие отдельные части. Немыслимо представить себе современные процессы управления, планирования без прочной опоры на системные методы. Принятие любого решения строится на системе измерений и оценок, на основании которых формируются соответствующие стратегии, обеспечивающие достижение системой установленных целей. Применение общей теории систем положило начало моделированию сложных процессов и явлений, начиная от таких крупномасштабных как глобальные мировые процессы и заканчивая мельчайшими физическими и химическими частицами. С системных позиций рассматривается сегодня экономическая деятельность, оценивается эффективность деятельности и развития фирм и предприятий.

Следовательно, общая теория систем - это междисциплинарная наука, призванная в целостном виде познавать явления окружающего мира . Она формировалась в течение длительного исторического периода, а ее появление явилось отражением возникшей общественной потребности познания не отдельных сторон предметов и явлений, а создания общих, интегративных представлений о них.

Значительные проблемы, стоящие перед нами, не могут быть решены на том же уровне мышления, на котором мы их создали.

Альберт Эйнштейн

Основные положения теории систем

Возникновение теории систем было обусловлено необходимостью обобщения и систематизации знаний о системах, которые сформировались в процессе становления и исторического развития неких «системных» идей. Суть идей этих теорий заключалась в том, что каждый объект реального мира рассматривался в качестве системы , т.е. представлял собой совокупность частей, составлявших единое целое. Сохранение целостности любого объекта обеспечивалось за счет связей и отношений между его частями.

Развитие системного мировоззрения происходило на протяжении длительного исторического периода, в рамках которого были обоснованы следующие важные постулаты:

• 1) понятие «система» отражает внутренний порядок мира, обладающего собственной организацией и структурой, в отличие от хаоса (отсутствие организованного порядка);
• 2) целое больше суммы его частей;
• 3) познать часть можно только при одновременном рассмотрении целого;
• 4) части целого находятся в постоянной взаимосвязи и взаимной зависимости.

Процесс интеграции системных взглядов, большой объем эмпирических знаний о системах в разных научных областях, и прежде всего в философии, биологии, физике, химии, экономике, социологии, кибернетике, привел в XX в. к необходимости теоретического обобщения и обоснования «системных» идей в самостоятельную теорию систем.

Одним из первых, кто предпринял попытку обосновать системную теорию организации систем, был русский ученый А. А. Богданов , который в период с 1912 по 1928 г. разработал «всеобщую организационную науку». В основе труда Богданова «Тектология. Всеобщая организационная наука» лежит следующая идея: существование закономерностей организации частей в единое целое (систему) путем структурных связей, характер которых может способствовать организации (или дезорганизации) внутри системы. В гл. 4 мы более подробно остановимся на основных положениях всеобщей организационной науки, которую А. А. Богданов также называл тектологией. Эти положения в настоящее время приобретают большую актуальность в связи с необходимостью динамичного развития социально- экономических систем.

Дальнейшее развитие системная теория получила в трудах австрийского биолога Л. фон Берталанфи. В 1930-е гг. он обосновал ряд системных положений, которые объединили имевшиеся на тот момент знания в области исследования систем разной природы. Эти положения легли в основу обобщенной концепции общей теории систем (ОТС), выводы из которой позволили разработать математический аппарат для описания систем разных типов. Свою задачу ученый видел в том, чтобы исследовать общность понятий, законы существования и методы исследования систем па основе принципа изоморфизма (подобия ) в качестве универсальных научных категорий и фундаментальной основы развития научных знаний о системах на междисциплинарном уровне. В рамках этой теории была сделана попытка количественно определить и исследовать такие фундаментальные понятия, как «целесообразность» и «целостность».

Важным результатом работы Л. фон Берталанфи стало обоснование концепции сложной открытой системы , в рамках которой ее жизнедеятельность возможна лишь при взаимодействии с окружающей средой на основе обмена ресурсами (материальными, энергетическими и информационными), необходимыми для ее существования. Следует отметить, что термин «общая теория систем» в научном сообществе подвергался серьезной критике в связи с высоким уровнем его абстракции. Термин «общая» имел скорее дедуктивный характер, так как позволял обобщить теоретические выводы о закономерностях организации и функционирования систем разной природы, являлся научно-методологической концепцией исследования объектов в качестве систем и методов их описания на языке формальной логики.

Дальнейшее развитие ОТС получила в работах американского математика М. Месаровича , который предложил математический аппарат описания систем ! , позволяющий моделировать объекты-системы, сложность которых определяется числом составных элементов и видом их формализованного описания. Он обосновал возможность математического представления системы в виде функций , аргументами которых являются свойства его элементов и характеристики структуры.

Математическое обоснование закономерностей соединения элементов в систему и описание их связей представлялось им с помощью математических средств, т.е. с помощью дифференциальных, интегральных, алгебраических уравнений или в виде графов, матриц и графиков. Большое значение в своей математической теории систем М. Месарович придавал исследованию системы управления, так как именно структура управления отражает характер функциональных связей и отношений между элементами, которые во многом определяют ее состояние и поведение в целом. На основе применения математических средств был разработан струк-

турно-функциональный метод (подход) описания системы управления в качестве единой системы переработки информации (возникновения, хранения, преобразования и передачи). Система управления рассматривалась как поэтапная система принятия решений, основанная на формализованных процедурах. Использование структурно-функционального подхода исследования систем позволило М. Месаровичу создать теорию иерархических многоуровневых систем*, которая стала прикладным направлением в дальнейшем развитии теории управления системами.

В 1960-1970 гг. системные идеи стали проникать в разные области научных знаний, что привело к созданию предметных системных теорий, т.е. теорий, которые исследовали предметные аспекты объекта на основе системных принципов: биологических, социальных, экономических систем и т.д. Постепенно обобщение и систематизация знаний о системах разной природы привели к формированию нового научно-методологического направления исследования явлений и процессов, которое в настоящее время называется теорией систем.

Так, в 1976 г. в Москве был создан Институт системных исследований АН СССР. Цель его создания состояла в развитии методологии системных исследований и системного анализа. Большой вклад в это дело внести многие советские ученые: В. Г. Афанасьев , И. В. Блауберг, Д. М. Гвишиани, Д. С. Конторов, Я. Я. Моисеев, В. Я. Садовский, А. И. Уемов, Э. Г. Юдин и многие другие.

Советский философ В. Я. Садовский отмечал: «Процесс интеграции приводит к выводу, что многие проблемы получат правильное научное освещение только в том случае, если они будут опираться одновременно на общественные, естественные и технические науки. Это требует применения результатов исследования разных специалистов - философов, социологов, психологов, экономистов, инженеров. В связи с усилением процессов интеграции научных знаний возникла потребность в развитии системных исследований» .

Философ А. И. Уёмов в 1978 г. опубликовал монографию «Системный подход и общая теория систем», в которой предложил свой вариант параметрической теории систем. Методологической основой этой теории стали положения материалистической диалектики, в частности метод восхождения от абстрактного к конкретному. В данной теории автор определил ряд системных понятий, закономерностей систем и их параметрических свойств. В частности, понятие «система» он рассматривал в качестве обобщенной философской категории, отражающей «...всеобщие стороны, отношения и связи между реальными объектами в определенной исторической и логической последовательности » .

И. В. Блауберг и Э. Г. Юдин считали, что «метод целостного подхода имеет важное значение в становлении более высоких ступеней мышления, а именно перехода от аналитической ступени к синтетической, которая направляет познавательный процесс к более всестороннему и глубокому познанию явлений» . Развитие метода целостного подхода при исследовании систем разной природы привело к разработке универсальных теоретических положений, которые были объединены в единую теоретико-методологическую базу исследования в качестве междисциплинарной науки, названной теорией систем.

Дальнейшее развитие теории систем пошло по трем основным научным направлениям: системономия, системология и системотехника.

Системономия (от греч. nomos - закон) - учение о системах как проявлении законов Природы. Это направление является философским обоснованием системного мировоззрения, объединяющего системный идеал, системный метод и системную парадигму.

Обратите внимание!

Главный тезис теории систем гласит: «Любой объект исследования есть объект- система и любой объект-система принадлежит хотя бы одной системе объектов одного и того же рода». Это положение является основополагающим в формировании системных взглядов и объективного восприятия мира Человека и мира Природы в качестве взаимосвязанных объектов (явлений, процессов), касающихся систем разной природы.

В конце 1950-х - начале 1960-х гг. появилось новое методологическое направление исследования сложных и больших систем - системный анализ. В рамках системного анализа решаются сложные проблемы проектирования систем с заданными свойствами, осуществляется поиск альтернативных решений и выбор оптимального для конкретного случая.

В 1968 г. советский ученый В. Т. Куликов предложил термин «системология» (от греч. logos - слово, учение) для обозначения науки о системах. В рамках этой науки объединяются все варианты существующих теорий о системах, включая общую теорию систем, специализированные теории систем и системный анализ.

Системология как междисциплинарная наука на качественно новом уровне интегрирует теоретические знания о понятиях, законах и закономерностях существования, организации, функционирования и управления системами различной природы с целью создания целостной системной методологии исследования систем. В системологии обобщаются не только научные знания о системах, их возникновении, развитии и преобразовании, но и изучаются проблемы их саморазвития на основе теории синергетики.

Исследования в области кибернетики (II. Винер), развитие технических и компьютерных систем, которые инициировали формирование новой системы «человек - техника», потребовали развития прикладных системных теорий, таких как исследование операций, теория автоматов, теория алгоритмов и т.п. Так появилось новое направление в развитии системного подхода под названием «системотехника». Следует отметить, что понятие «система» в сочетании с понятием «техника» (от греч. techne - искусство применения, мастерство) рассматривалось в качестве комплекса общих и частных методик практического применения системных принципов и методов описания состояния и поведения систем математическим языком.

Впервые в России это термин был введен в 1960-е гг. советским ученым, профессором кафедры кибернетики МИФИ Г. Н. Поваровым. Тогда это считалось инженерной дисциплиной, изучающей проектирование, создание, испытание и эксплуатацию сложных систем технического и социально-технического назначения. За рубежом этот термин возник в период между двумя мировыми войнами XX в. как сочетание двух понятий инженерного искусства (от англ, system design - разработка, проектирование технических систем) и инжиниринга (англ, systems engineering - конструирование, создание систем, техника разработки систем, системный метод разработки), которые объединили разные направления науки и техники о системах.

Системотехника - научно-прикладное направление, изучающее общесистемные свойства системотехнических комплексов (СТК).

Системные идеи все больше проникали в частные теории систем разной природы, поэтому основные положения теории систем становятся фундаментальной основой современных системных исследований, системного мировоззрения.

Если системология в основном использует качественные представления о системах на основе философских понятий, то системотехника оперирует количественными представлениями и опирается на математический аппарат их моделирования. В первом случае - это теоретико-методологические основы исследования систем, во втором - научно-практические основы проектирования и создание систем с заданными параметрами.

Постоянное развитие теории систем позволило объединить предметно- содержательный (онтологический) и теоретико-познавательный (гносеологический) аспекты теорий о системах и сформировать общесистемные положения, которые рассматриваются в качестве трех основных общесистемных законов систем (эволюции, иерархии и взаимодействия). Закон эволюции объясняет целевую направленность создания природных и социальных систем, их организацию и самоорганизацию. Закон иерархии определяет тип структурных отношений в сложных многоуровневых системах, для которых характерны упорядоченность, организованность, взаимодействие между элементами целого. Иерархия отношений является основой построения системы управления. Закон взаимодействия объясняет наличие обменных процессов (веществом, энергией и информацией) между элементами в системе и системы с внешним окружением для обеспечения ее жизнедеятельности.

Предметом исследования в теории систем являются сложные объекты- системы. Объектом исследования в теории систем являются процессы создания, функционирования и развития систем.

В теории систем изучаются:

• различные классы, виды и типы систем;
• устройство системы (структура и ее виды);
• состав системы (элементы, подсистемы);
• состояние системы;
• основные принципы и закономерности поведения систем;
• процессы функционирования и развития систем;
• окружающая среда, в рамках которой выделена и организована система, а также процессы, протекающие в ней;
• факторы внешней среды, влияющие на функционирование системы.

Обратите внимание!

В теории систем все объекты рассматриваются в качестве систем и исследуются в виде обобщенных (абстрактных) моделей. Эти модели основаны на описании формальных связей между ее элементами и различными факторами внешней среды, влияющими на ее состояние и поведение. Результаты исследования объясняются лишь на основе взаимодействия элементов (компонентов) системы, т.е. па основе ее организации и функционирования, а не на основе содержания (биологического, социального, экономического и др.) элементов систем. Специфика содержания систем изучается предметными теориями систем (экономических, социальных, технических и т.п.).

В теории систем был сформирован понятийный аппарат, который включает такие общесистемные категории, как цель , система, элемент , связь, отношение, структура, функция, организация, управление, сложность, открытость и др.

Эти категории являются универсальными для всех научных исследований явлений и процессов реального мира. В теории систем определены такие категории, как субъект и объект исследования. Субъектом исследования является наблюдатель, который играет важную роль в определении цели исследования, принципов выделения объектов в качестве элементов из среды и их компоновки для объединения в целый объект-систему.

Система рассматривается как некое единое целое, состоящее из взаимосвязанных элементов, каждый из которых, обладая определенными свойствами, вносит свой вклад в уникальные характеристики целого. Включение наблюдателя в систему обязательных категорий теории систем позволило расширить ее основные положения и глубже понять сущность системных исследований (системного подхода). К основным положениям теории систем можно отнести следующие:

• 1) понятие «система» и понятие «среда» являются основой теории систем и имеют фундаментальное значение. Л. фон Берталанфи определял систему как «совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой» ;
• 2) взаимоотношения системы со средой имеют иерархический и динамический характер;
• 3) свойства целого (системы) определяются характером и типом связей между элементами.

Следовательно, основное положение теории систем состоит в том, что любой объект исследования в качестве системы необходимо рассматривать в тесной взаимосвязи с окружающей средой. С одной стороны, элементы системы влияют друг на друга через взаимные связи при обмене ресурсами; с другой стороны, состояние и поведение целостной системы создает изменения в ее окружении. Эти положения и составляют основу системных взглядов (системного мировоззрения) и принципа системных исследований объектов реального мира. Наличие взаимосвязей между всеми явлениями в природе и обществе определено современной философской концепцией познания Мира в качестве целостной системы и процесса мирового развития.

Методология теории систем сформировалась на основе фундаментальных законов философии, физики, биологии, социологии, кибернетики, синергетики и других системных теорий.

Основными методологическими принципами теории систем являются:

• 1) устойчиво-динамичные состояния системы при сохранении внешней формы и содержания в условиях взаимодействия с окружающей средой - принцип целостности ;
• 2) деления целого на элементарные частицы - принцип дискретности ;
• 3) формирования связей при обмене энергией, информацией и веществом между элементами системы и между целостной системой и окружающей ее средой - принцип гармонии ;
• 4) построения отношений между элементами целого образования (структура управления системой) - принцип иерархии ;
• 5) соотношения симметрии и диссимметрии (асимметрии) в природе как степень соответствия описания реальной системы формальными методами - принцип адекватности.

В теории систем широко используются методы моделирования систем, а также математический аппарат ряда теорий:

• множеств (формально описывает свойства системы и ее элементов на основе математических аксиом);
• ячеек (подсистем) с определенными граничными условиями, причем между этими ячейками происходит перенос свойств (например, цепная реакция);
• сетей (изучает функциональную структуру связей и отношений между элементами в системе);
• графов (изучает реляционные (матричные) структуры, представляемые в топологическом пространстве);
• информации (изучает способы информационного описания системы- объекта на основе количественных характеристик);
• кибернетики (изучает процесс управления, т.е. передачи информации между элементами системы и между системой и окружающей средой, с учетом принципа обратной связи);
• автоматов (система рассматривается с точки зрения «черного ящика», т.е. описания входных и выходных параметров);
• игр (исследует систему-объект с точки зрения «рационального» поведения при условии получения максимального выигрыша при минимальных потерях);
• оптимальных решений (позволяет математически описать условия выбора наилучшего решения из альтернативных возможностей);
• очередей (опирается на методы оптимизации обслуживания элементов в системе потоками данных при массовых запросах).

В современных системных исследованиях экономических и социальных систем больше внимание уделяется средствам описания сложных процессов динамичной устойчивости , которые исследуются в теориях синергетики, бифуркаций, особенностей, катастроф и др., которые опираются на описание нелинейных математических моделей систем.

• Месарович М., Такахара Я. Общая теория систем: математические основы / под ред.С. В. Емельянова; пер. с англ. Э. Л. Наппельбаума. М.: Мир, 1978.
Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем // Системные исследования: ежегодник. 1972. М.: Наука, 1973. С. 29.