Какие бывают свойства системы

Систе́ма (др.-греч. σύστημα «целое, составленное из частей; соединение») — множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определённую целостность, единство[1].

Потребность в использовании термина «система» возникает в тех случаях, когда нужно подчеркнуть, что что-то является большим, сложным, не полностью сразу понятным, при этом целым, единым. В отличие от понятий «множество», «совокупность» понятие системы подчёркивает упорядоченность, целостность, наличие закономерностей построения, функционирования и развития[2] (см. ниже ).

В повседневной практике слово «система» может употребляться в различных значениях, в частности[3]:

• теория, например, философская система Платона;
• классификация, например, периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева;
• метод практической деятельности, например, система Станиславского;
• способ организации мыслительной деятельности, например, система счисления;
• совокупность объектов природы, например, Солнечная система;
• некоторое свойство общества, например, политическая система, экономическая система и т. п.;
• совокупность установившихся норм жизни и правил поведения, например, правовая система или система моральных ценностей;
• закономерность («в его действиях прослеживается система»);
• конструкционный принцип («оружие новой системы»);
• и др.

Изучением систем занимаются такие инженерные и научные дисциплины как общая теория систем, системный анализ, системология, кибернетика, системная инженерия, термодинамика, ТРИЗ, системная динамика и т. д.

Определения системы[править | править код]

Существует по меньшей мере несколько десятков различных определений понятия «система», используемых в зависимости от контекста, области знаний и целей исследования[2][4]. Основной фактор, влияющий на различие в определениях, состоит в том, что в понятии «система» есть двойственность: с одной стороны оно используется для обозначения объективно существующих феноменов, а с другой стороны — как метод изучения и представления феноменов, то есть как субъективная модель реальности[4].

В связи с этой двойственностью авторы определений пытались решить две различные задачи: (1) объективно отличить «систему» от «несистемы» и (2) выделить некоторую систему из окружающей среды. На основе первого подхода давалось дескриптивное (описательное) определение системы, на основе второго — конструктивное, иногда они сочетаются[4].

Так, данное в преамбуле определение из Большого Российского энциклопедического словаря является типичным дескриптивным определением. Другие примеры дескриптивных определений:

• Система — комплекс взаимодействующих компонентов (Л. фон Берталанфи).[5]
• Система — совокупность элементов, находящихся в определённых отношениях друг с другом и со средой (Л. фон Берталанфи)[6].
• Система — множество взаимосвязанных элементов, обособленное от среды и взаимодействующее с ней, как целое (Ф. И. Перегудов, Ф. П. Тарасенко)[7].

Дескриптивные определения характерны для раннего периода системной науки, при котором в них включали только элементы и связи. Затем, в процессе развития представлений о системе, стали учитывать её цель (функцию), а в последующем — и наблюдателя (лицо, принимающее решение, исследователя, проектировщика и т. п.)[2]. Таким образом, современное представление о системе подразумевает наличие функции, или цели системы с точки зрения наблюдателя или исследователя, который при этом явно или неявно вводится в определение.

Примеры конструктивных определений:

• Система — комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей (ГОСТ Р ИСО МЭК 15288-2005)[8].
• Система — конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определённой целью в рамках определённого временного интервала (В. Н. Сагатовский)[9].
• Система — отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания (Ю. И. Черняк)[10].
• Система S на объекте А относительно интегративного свойства (качества) есть совокупность таких элементов, находящихся в таких отношениях, которые порождают данное интегративное свойство (Е. Б. Агошкова, Б. В. Ахлибининский)[11].
• Система — совокупность интегрированных и регулярно взаимодействующих или взаимозависимых элементов, созданная для достижения определённых целей, причём отношения между элементами определены и устойчивы, а общая производительность или функциональность системы лучше, чем у простой суммы элементов (PMBOK)[3].

При исследовании некоторых видов систем дескриптивные определения системы считаются допустимыми; так, вариант теории систем Ю. А. Урманцева, созданный им для исследования относительно невысоко развитых биологических объектов типа растений, не включает понятие цели как несвойственное для этого класса объектов[2].

Понятия, характеризующие систему[править | править код]

Понятия, входящие в определения системы и характеризующие её строение[2]:

• Элемент — предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.
• Компонент, подсистема — относительно независимая часть системы, обладающая свойствами системы, и в частности, имеющая подцель.
• Связь, отношение — ограничение степени свободы элементов: элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с другом, утрачивают часть свойств или степеней свободы, которыми они потенциально обладали; сама же система как целое при этом приобретает новые свойства.
• Структура — наиболее существенные компоненты и связи, которые мало меняются при функционировании системы и обеспечивают существование системы и её основных свойств. Структура характеризует организованность системы, устойчивую во времени упорядоченность элементов и связей.
• Цель — сложное понятие, в зависимости от контекста и стадии познания имеющее разное наполнение: «идеальные устремления», «конечный результат», «побуждение к деятельности» и т. д.

Понятия, характеризующие функционирование и развитие системы[2]:

• Состояние — мгновенная «фотография», «срез» системы; фиксация значений параметров системы на определённый момент времени.
• Поведение — известные или неизвестные закономерности перехода системы из одного состояния в другое, определяемые как взаимодействием с внешней средой, так и целями самой системы.
• Развитие, эволюция — закономерное изменение системы во времени, при котором может меняться не только её состояние, но и физическая природа, структура, поведение и даже цель.
• Жизненный цикл — стадии процесса развития системы, начиная с момента возникновения необходимости в такой системе и заканчивая её исчезновением.

Общесистемные закономерности[править | править код]

• Отграниченность от среды, интегративность — система есть абстрактная сущность, обладающая целостностью и определённая в своих границах[3], при этом в некотором существенном для наблюдателя аспекте «сила» или «ценность» связей элементов внутри системы выше, чем сила или ценность связей элементов системы с элементами внешних систем или среды. В терминологии В. И. Николаева и В. М. Брука, необходимо наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи (отношения) этих элементов с элементами, не входящими в данную систему[12]. Системообразующие, системосохраняющие факторы при этом называют интегративными[2].
• Синергичность, эмерджентность, холизм, системный эффект, сверхаддитивный эффект, целостность — появление у системы свойств, не присущих элементам системы; принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов. Возможности системы превосходят сумму возможностей составляющих её частей; общая производительность или функциональность системы лучше, чем у простой суммы элементов[3]. Международный совет по системной инженерии основывает на этом свойстве само определение системы: система — композиция частей (элементов), совместно порождающих поведение или смысл, которые отсутствуют у отдельных её составляющих[13].
• Иерархичность — каждый элемент системы может рассматриваться как система; сама система также может рассматриваться как элемент той или иной надсистемы (использующей системы). Более высокий иерархический уровень оказывает воздействие на нижележащий уровень и наоборот: подчинённые члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (влияние целого на элементы), а в результате появления этих свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое)[2][14].

Классификации систем[править | править код]

Практически в каждом издании по теории систем и системному анализу обсуждается вопрос о классификации систем, при этом наибольшее разнообразие точек зрения наблюдается при классификации сложных систем. Большинство классификаций являются произвольными (эмпирическими), то есть их авторами просто перечисляются некоторые виды систем, существенные с точки зрения решаемых задач, а вопросы о принципах выбора признаков (оснований) деления систем и полноте классификации при этом даже не ставятся[4].

Классификации осуществляются по предметному или по категориальному принципу.

Предметный принцип классификации состоит в выделении основных видов конкретных систем, существующих в природе и обществе, с учётом вида отображаемого объекта (технические, биологические, экономические и т. п.) или с учётом вида научного направления, используемого для моделирования (математические, физические, химические и др.).

При категориальной классификации системы разделяются по общим характеристикам, присущим любым системам независимо от их материального воплощения[4]. Наиболее часто рассматриваются следующие категориальные характеристики:

• Количественно все компоненты систем могут характеризоваться как монокомпоненты (один элемент, одно отношение) и поликомпоненты (много свойств, много элементов, много отношений).
• Для статической системы характерно то, что она находится в состоянии относительного покоя, её состояние с течением времени остаётся постоянным. Динамическая система изменяет своё состояние во времени.
• Открытые системы постоянно обмениваются веществом, энергией или информацией со средой. Система закрыта (замкнута), если в неё не поступают и из неё не выделяются вещество, энергия или информация.
• Поведение детерминированных систем полностью объяснимо и предсказуемо на основе информации об их состоянии. Поведение вероятностной системы определяется этой информацией не полностью, позволяя лишь говорить о вероятности перехода системы в то или иное состояние.
• В гомогенных системах (например, в популяции организмов данного вида) элементы однородны и потому взаимозаменяемы. Гетерогенные системы состоят из разнородных элементов, не обладающих свойством взаимозаменяемости.
• Дискретные системы рассматриваются как состоящие из чётко отграниченных (логически или физически) элементов; непрерывные системы рассматриваются с точки зрения закономерностей и процессов. Данные понятия относительны: одна и та же система может быть с одной точки зрения дискретной, а с другой — непрерывной; примером может служить корпускулярно-волновой дуализм.
• По происхождению выделяют искусственные, естественные и смешанные системы.
• По степени организованности выделяют класс хорошо организованных, класс плохо организованных (диффузных) систем и класс развивающихся (самоорганизующихся) систем.
• При делении систем на простые и сложные наблюдается наибольшее расхождение точек зрения, однако чаще всего сложность системе придают такие характеристики как большое число элементов, многообразие возможных форм их связи, множественность целей, многообразие природы элементов, изменчивость состава и структуры и т. д.[4]
• По материальности системы могут быть как физическими, так и концептуальными (функциональными), либо сочетанием того и другого[13]. Физические системы состоят из материи и энергии, могут включать информацию и проявляют некоторое поведение. Концептуальные системы являются абстрактными, состоят из чистой информации и демонстрируют скорее смысл, чем поведение[13].

Одна из известных эмпирических классификаций предложена Ст. Биром[15]. В её основе лежит сочетание степени детерминированности системы и уровня её сложности:

Несмотря на явную практическую ценность классификации Ст. Бира отмечаются и её недостатки. Во-первых, критерии выделения типов систем не определены однозначно. Например, выделяя сложные и очень сложные системы, автор не указывает, относительно каких именно средств и целей определяется возможность и невозможность точного и подробного описания. Во-вторых, не показывается, для решения каких именно задач оказывается необходимым и достаточным знание именно предложенных типов систем. Такие замечания в сущности характерны для всех произвольных классификаций[4].

Помимо произвольных (эмпирических) подходов к классификации существует и логико-теоретический подход, при котором признаки (основания) деления пытаются логически вывести из определения системы. В данном подходе множество выделяемых типов систем потенциально неограниченно, порождая вопрос о том, каков объективный критерий для выделения из бесконечного множества возможностей наиболее подходящих типов систем[4].

В качестве примера логического подхода можно сослаться на предложение А. И. Уёмова на основе его определения системы, включающего «вещи», «свойства» и «отношения» строить классификации систем на основе «типов вещей» (элементов, из которых состоит система), «свойств» и «отношений», характеризующих системы различного вида[16].

Предлагаются и комбинированные (гибридные) подходы, которые призваны преодолеть недостатки обоих подходов (эмпирического и логического). В частности, В. Н. Сагатовский предложил следующий принцип классификации систем. Все системы делятся на разные типы в зависимости от характера их основных компонентов. При этом каждый из указанных компонентов оценивается с точки зрения определённого набора категориальных характеристик. В результате из полученной классификации выделяются те типы систем, знание которых наиболее важно с точки зрения определённой задачи[9].

Классификация систем В. Н. Сагатовского:

Закон необходимости разнообразия (закон Эшби)[править | править код]

При создании проблеморазрешающей системы необходимо, чтобы эта система имела большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать такое разнообразие. Иначе говоря, система должна обладать возможностью изменять своё состояние в ответ на возможное возмущение; разнообразие возмущений требует соответствующего ему разнообразия возможных состояний. В противном случае такая система не сможет отвечать задачам управления, выдвигаемым внешней средой, и будет малоэффективной. Отсутствие или недостаточность разнообразия могут свидетельствовать о нарушении целостности подсистем, составляющих данную систему.

Общая теория систем[править | править код]

Общая теория систем — научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов.

Первый вариант общей теории систем был выдвинут Людвигом фон Берталанфи. Его основная идея состояла в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов[17].

Современные исследования в общей теории систем должны интегрировать наработки, накопленные в областях «классической» общей теории систем, кибернетики, системного анализа, исследования операций, системной инженерии и т. д.

См. также[править | править код]

• Адаптивная система
• Архитектура системы
• Систематика
• Системный подход
• Холон

Примечания[править | править код]

Литература[править | править код]

• Берталанфи Л. фон. История и статус общей теории систем // Системные исследования. — М.: Наука, 1973.
• Бир Ст. Кибернетика и управление производством = Cybernetics and Management. — 2. — М.: Наука, 1965.
• Волкова В. Н., Денисов А. А. Теория систем и системный анализ: учебник для академического бакалавриата. — 2-е. — М.: Юрайт, 2014. — 616 с. — ISBN 978-5-9916-4213-2.
• Кориков А.М., Павлов С.Н. Теория систем и системный анализ: учеб. пособие. — 2. — Томск: Томс. гос. ун-т систем управления и радиоэлектроники, 2008. — 264 с. — ISBN 978-5-86889-478-7.
• Месарович М., Такахара И. Общая теория систем: математические основы. — М.: Мир, 1978. — 311 с.
• Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. — М.: Высшая школа, 1989.
• Система / В. Н. Садовский // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
• Система / В. Н. Садовский // Новая философская энциклопедия : в 4 т. / пред. науч.-ред. совета В. С. Стёпин. — 2-е изд., испр. и доп. — М. : Мысль, 2010. — 2816 с.
• Уёмов А. И. Системный подход и общая теория систем. — М.: Мысль, 1978. — 272 с.
• Черняк Ю. И. Системный анализ в управлении экономикой. — М.: Экономика, 1975. — 191 с.
• Эшби У. Р. Введение в кибернетику. — 2. — М.: КомКнига, 2005. — 432 с. — ISBN 5-484-00031-9.