Теория больших систем Печать

Вернуться к оглавлению

Большая система - комплекс большого количества взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов. Образуя особое единство, она обеспечивает выполнение сложных функций.
system

Каждый без труда назовет много разных систем: система уравнений, система счисления, система образования, Солнечная система и так далее.

Но если привычное слово «система» стоит в сочетании с другим, тоже привычным словом - «большая», то перед нами нечто качественно новое: «большая система». Только что мы перечислили несколько разных систем. Уже в этом предполагаемом ответе намечается отличие просто системы от системы большой. С первого взгляда, с самого беглого сопоставления видно, что большая система - не огромное, не грандиозное, не гигантское, а нечто сложное, многообразное.

По общепризнанному мнению, завод - типичная большая система. Посмотрим и мы на знакомое понятие «завод» под новым углом зрения. На современном заводе множество станков и другого оборудования. Оно связано в технологические линии. Их может быть несколько. Технологические линии тоже связаны между собой: они сходятся, например, в сборочном цехе. Другими словами, завод - это система из многих взаимно связанных элементов, причем усложняющихся, «поднимающихся по иерархической лестнице».

Что же, признак большой системы - большое количество усложняющихся элементов? Да, бесспорно. Но не это самое главное.

Можно представить себе объединение элементов даже большее, чем на заводе. Например, тысячи станков, составленных под одной крышей. Сколько бы их ни было - это не большая система. Они представляют собой обычную совокупность предметов: каждый элемент совокупности продолжает оставаться сам собой и отвечает сам за себя. Если убрать один станок, никакие отношения не нарушатся, изменится только количество.

А выход из строя одного станка в технологической линии? Здесь вычитанием не обойдешься. Не скажешь: было n станков, стало n-l. На заводе выход из строя одного важного станка может остановить всю технологическую линию, затем сборку, затем и весь завод.

Большой системе присущи четыре характерных качества.

Первое: любая большая система представляет собой сложнейший комплекс взаимосвязанных элементов.

Второе: любая большая система образует собой единство с внешней средой.

Третье: любая большая система представляет собой элемент системы более высокого порядка.

И четвертое: элементы, составляющие большую систему, выступают как системы более низкого порядка.

Теория больших систем формулирует определенные закономерности и принципы, общие для самых различных областей деятельности.

Большая система - это и экономика в целом, и управление предприятием; это и живой организм, и биогеоценоз - взаимозависимость вида почвы, растений и животных; это и системы управления реакторами, и системы запуска и посадки космического корабля. Но всегда в большой системе мы сталкиваемся (это нужно повторить еще раз) со множеством входящих в нее элементов и великим множеством изменяющихся связей между ними. Недаром эти системы называют еще и сложными, и динамическими.

«Запутанность» больших систем настолько велика, взаимодействие элементов и связей между ними настолько малообозримо, а влияние случайных факторов неконтролируемо, что для большинства таких систем не только не найдены строгие и точные закономерности, но большие системы даже трудно описать.

Вот пример одной из больших систем - биосфера, область активной жизни, охватывающей нижнюю часть атмосферы, гидросферу, верхнюю часть земной коры, в которой обитают разнообразные живые организмы. Взаимодействуя со средой и друг с другом, они образуют сложнейшую целостную динамическую систему. В ее функционировании участвует и человек, чья социальная жизнь входит в совокупную деятельность всех составляющих биосферы.

Биосфера - биогеохимический фактор этой большой системы нельзя исключить тем самым ее целостности. Можно себе представить, как трудна для анализа такая система.

Что же, большая система неподвластна теоретическому и практическому изучению? Подвластна. Только она требует особых методов исследования, какими располагает теория больших систем.

Наука постепенно переходила от изучения «упорядоченной простоты», что было характерно для классической механики, к «беспорядочной сложностью» в статистической физике, от нее к исследованию «организованной сложностью», характерной, например, для атомной физики, современной биологии, социологии, лингвистики.

С помощью системных исследований решаются сложные вопросы эволюции, строения и развития организма, психологии, взаимодействия социальных и биологических факторов, анализа заболеваний и многое другое.

Для изучения большой системы строится специальная модель. Машинное моделирование - эффективный метод, позволяющий находить характеристики системы в целом. Когда большую систему стало необходимо рассматривать как семиотическую - содержательную, для ее анализа начали применять семиотические модели и ситуационное управление.

Модель разделяется на четко описанные элементы и собирается по четко описанной схеме. Чтобы описать и элементы, и схему, привлекают по возможности все знания об объекте исследования, который служит про образом модели: знания о законах природы, которые нужны для исследования, гипотезы и предположения, к которым обращаются в случае нехватки реальных данных. Описание модели строго записывается на математическом языке либо в виде системы уравнений, либо в виде программы.

Затем модель заставляют функционировать, чтобы выявить ее поведение во «внешнем мире». Результаты могут быть или сходными с известными из опыта и наблюдений, или несходными, что чаще и бывает.

Затем приступают к следующему этапу работы: либо принимают, либо исправляют, либо отвергают гипотезы, использованные в модели. Таким образом удается получить достоверные сведения о большой системе.

И как ни странно, перед вами прошли все же еще примеры не самых сложных больших систем - технических. В них почти все связи и все элементы поддаются переводу на язык вычислительных машин.

Но вот другая система - наш организм. Пожалуй, никто не возьмется описать все его элементы, следуя иерархической сложности живого: клетки, ткани, органы, части тела,- взаимоотношения и взаимосвязи их друг с другом, влияние на организм внешней среды, психологические и эмоциональные воздействия, и так далее, и так далее.

К тому же надо учесть, что хоть теория больших систем и находит общие характеристики в разных по природе объектах, но ведь каждая из них обладает еще и чертами, только ей присущими. Например, неживой системе всегда присуща функциональная целесообразность: ее создатели делают систему, зная точно, для чего она предназначена, что она будет выполнять. То есть все элементы неживой конструкции - ее единицы подчинены замыслу всей конструкции.

А у живой системы другая и тоже очень важная особенность: способность создавать из единиц (клеток) - «коллективы» (ткани). При таком сообществе индивидуальные свойства единиц сохраняются.

Невероятно сложная иерархическая структура затрудняет моделирование биологической системы - слишком много элементов, слишком много связей, слишком много переменных, слишком ... Очень много таких «слишком», мешающих познать во всех проявлениях, во всех сложностях большие биологические системы - системы живого.

Системный метод предписывает исследователям живого отбросить список несущественных для конкретного случая многочисленных характеристик. Он предписывает определить конечное их число, то, от которого зависит результат.

Если мы обратимся еще к одному типу больших систем, экономической системе, то должны будем вслед за специалистами признать: рост каждой экономической системы приводит к лавинообразному росту информации о работе ее элементов. А чтобы ею управлять, надо учитывать весь гигантский поток сведений. Экономику крупного промышленного предприятия, управление им - например, современным машиностроительным заводом - тесным образом надо увязывать с данными не только о сотнях тысяч деталей, о материалах, о возможностях всех видов оборудования, но и с данными о людях, работающих на предприятии.

Сведений, информации настолько много, что классическими экономическими способами с ними трудно управиться. Поэтому призвали на помощь автоматизированные системы. Только информационным автоматизированным системам, под силу накапливать и хранить огромное число данных, обрабатывать их точно и целенаправленно.

Таким системам под силу другая сложная задача - анализ структурно-функционального развития городского транспорта. По мере увеличения размеров города перегрузка центра города транспортом создает ощутимые неудобства. Исследование подобной большой системы на ее модели позволяет найти характеристики плотности застройки городской территории, резервы, необходимые для нормальной работы транспорта, учесть его виды, нужное количество единиц, скорости внутригородского передвижения.

К большим системам относятся и сложные социальные системы, объединения людей, их сообщества.

Социальные объединения неодинаковы по числу охватываемых ими лиц, по месту в обществе, по организации, функциям, отношению со средой, по принципам и методам управления.

Несмотря на все многообразие, необъятную разнохарактерность и удивительную неодинаковость объединений людей и их сообществ, в них можно выделить основные уровни.

Первый, высший, самый широкий и сложный, охватывает целиком все общество, всех его членов, всю совокупность общественных отношений: экономических, политических, социальных, духовных, семейно-бытовых.

Второй уровень социальных систем - это сообщества, объединения людей меньшего порядка: классы, социальные группы, нации, народности.

К третьему уровню относятся объединения, характеризуемые организационным признаком: промышленным, сельскохозяйственным, научным, культурно-бытовым и т. д.

К следующему уровню причисляют бригады, участки, где происходит непосредственное общение каждого с каждым.

Кроме перечисленных, известны и другие системные срезы: административные, территориальные, отраслевые, общественные, демографические, профессиональные... И во всю эту сложность и необъятность проникают с помощью теории больших систем.

Краткий рассказ о теории больших систем заключим словами о том, что системный анализ - методология, выработанная для исследований больших систем, а теория больших систем - научное направление, изучающее большие системы. Таким образом системный подход и теория систем стали как предметом, так и методом научных исследований.

Теория больших систем вошла и в научную и в производственную практику. Действенность системного подхода во многом определяется тем, что он вытекает из законов диалектики: слияние идеи развития с идеей структурности при неисчерпаемости связей. Теория больших систем разбирает в единстве «структуру изменений» и «изменение структур».