Системное решение проблем
Шрифт:
1950-е гг. охарактеризовались развитием кибернетики (работы Н. Винера, профессора математики Массачусетского технологического института) и проектированием автоматизированных систем управления. Например, У. Эшби предложил методы исследования, основанные на рассмотрении систем с позиций модели «черного ящика», а Винер создал теорию кибернетики, в которой обосновал законы информационного взаимодействия элементов в процессе управления системой. Практической реализацией информационных идей управления стало развитие компьютерной техники и современных методов информационного моделирования систем.
Н. Винер опубликовал книгу под названием
В 1960—80-е гг. появились концепции общей теории систем, обеспеченные собственным математическим аппаратом (работы М. Месаровича, А. Уемова, В. Глушкова), – например, модели многоуровневых многоцелевых систем.
1.2. Базовые понятия системного подхода
Под системой чаще всего понимают целостное множество взаимосвязанных элементов, обладающее свойствами, отличными от свойств элементов, образующих это множество.
Из определения можно выделить ряд свойств системы. Система – это совокупность элементов. При определенных условиях они могут рассматриваться, в свою очередь, как системы. Например, брошюра представляет собой совокупность страниц, каждая из которых состоит из таких элементов, как абзацы, текст, рисунки, таблицы.
Наличие связей (взаимосвязей) между элементами, которые закономерно определяют интегративные свойства системы, отличает ее от простого конгломерата и выделяет как целостное образование из окружающей среды. Так, если страницы текста склеить или скрепить металлическими скобами в определенном порядке, они будут восприниматься как единое целое – брошюра.
Связями между элементами обеспечивается функционирование системы как единого целого. Связь – перенос материальных, энергетических или информационных компонентов из одного объекта в другой. Это функциональная характеристика элемента, в то время как отношение – структурная характеристика.
Связи делятся на внутренние (когда такой перенос компонентов происходит между элементами системы) и внешние (когда выход одной системы становится входом в другую).
В рамках системных исследований понятие «связь» имеет наибольшее значение, так как в процессе взаимодействия элементов в системе устанавливаются алгоритмы их совместного функционирования.
Например, рекурсивная связь устанавливает причинно-следственную связь между различными параметрами в экономической системе. Синергическая связь в теории систем определяет результат совместных действий взаимосвязанных элементов как общий эффект, который превышает сумму эффектов, получаемых от каждого независимого элемента. Циклическая связь рассматривается как сложная обратная связь между элементами в системе, определяющая ее полный жизненный цикл, например в процессе производства какого-либо изделия. Обратная связь является основой саморегуляции, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования.
Среда – сфера, ограничивающая структурное образование системы (например, человек, берущий в руки брошюру). Среда есть все то, что воздействует на систему, но неподконтрольно ей. Воздействие среды на систему – входные воздействия, или входы (перелистывание страниц брошюры человеком). Воздействие системы на среду – выходные воздействия, реакция системы, или выходы (воздействие брошюры на зрение, обоняние, осязание читателя). Сложное взаимодействие системы и среды как ее окружение определяется понятиями система и надсистема. Так, человек, читающий вслух брошюру, представляет собой информационную систему, являющуюся надсистемой по отношению к брошюре.
Для того чтобы выработать наиболее объективное отношение к термину «система», необходимо выделить наиболее общие свойства, которые характеризуют понятие «система»:
1) наличие элементов, которые могут быть описаны атрибутами (свойствами самих элементов);
2) наличие разного вида связей между элементами, которые определяют степень их организации в целом (функциональные свойства);
3) наличие отношений между элементами, которые определяют уровни иерархии в строении целого образования (свойство соотношения) – например, брошюра как часть информационной системы;
3) наличие цели существования системы, которая определяет целесообразность ее существования в окружающей среде (цель существования брошюры – передавать информацию);
4) наличие языка описания состояния и функционального поведения системы (свойство изоморфизма, многообразия средств описания – например, рисунки, таблицы, буквы, символы).
Понятие «элемент» системы применяется в системных исследованиях для определения способа отделения части от целого. В данном смысле элемент выступает как своеобразный предел возможного разделения системы на «элементарные» составляющие, которые позволяют наилучшим способом разобраться и понять закономерности функционирования каждой части системы в целостном образовании.
Состав элементов и способ их объединения определяют структуру системы. Формально ее часто представляют в виде графа, где вершины соответствуют элементам системы, а дуги – их связям. Особое место среди структур разных типов занимают иерархические структуры. Так, структура брошюры представляет собой смысловые взаимосвязи между частями ее содержания, демонстрирующие логику изложения текста.
Под развитием системы понимается такое ее состояние, которое обеспечивает развитие свойств связей и отношений в рамках организационной структуры в продолжительном временном периоде, с учетом воздействия факторов внешней среды: пометки читателя на полях брошюры, например.
Системы противятся изменениям, потому что их части взаимосвязаны. Но их изменения могут быть внезапными, очень быстрыми и эффективными. Если понять систему, то можно найти ее уязвимые места. Небольшое воздействие на них может стать причиной значительных изменений. Это – принцип рычага, который используют, например, студенты на экзамене, аккуратно вырывая нужную страницу из брошюры в процессе подготовки ответа на вопрос билета.