Словарные статьи по системному анализу

Системный анализ

«Система»

В. Н. Садовский

Система (от греч. systema — целое, составленное из частей; соединение), множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство. Претерпев длительную историческую эволюцию, понятие системы с середины 20 в. становится одним из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. В современном научно-техническом знании разработка проблематики, связанной с исследованием и конструированием систем разного рода, проводится в рамках системного подхода, общей теории систем, различных специальных теорий систем, в кибернетике, системотехнике, системном анализе и т. д.

Первые представления о системах возникли в античной философии, выдвинувшей онтологическое истолкование системы как упорядоченности и целостности бытия. В древнегреческой философии и науке (Евклид, Платон, Аристотель, стоики) разрабатывалась идея системности знания (аксиоматическое построение логики, геометрии). Воспринятые от античности представления о системности бытия развивались как в системно-онтологических концепциях Б. Спинозы и Г. Лейбница, так и в построениях научной систематики. 17—18 вв., стремившейся к естественной (а не телеологической) интерпретации системности мира (например, классификация К. Линнея). В философии и науке нового времени понятие системы использовалось при исследовании научного знания; при этом спектр предлагаемых решений был очень широк — от отрицания системного характера научно-теоретического знания (Э. Кондильяк) до первых попыток философского обоснования логико-дедуктивной природы систем знания (И. Г. Ламберт и др.).

Принципы системной природы знания разрабатывались в нем. классической философии: согласно И. Канту, научное знание есть система, в которой целое главенствует над частями; Ф. Шеллинг и Г. Гегель трактовали системность познания как важнейшее требование диалектического мышления. В буржуазной философии 2-й половины 19—20 вв. при общем идеалистическом решении основного вопроса философии содержатся, однако, постановки, а в отдельных случаях и решения некоторых проблем системного исследования — специфики теоретического знания как системы (неокантианство), особенностей целого (холизм, гештальтпсихология), методов построения логических и формализованных систем (неопозитивизм).

Общефилософской основой исследования систем являются принципы материалистической диалектики (всеобщей связи явлений, развития, противоречия и др.). Труды К. Маркса, Ф. Энгельса, В. И. Ленина содержат богатейший материал по философской методологии изучения систем — сложных развивающихся объектов.

Для начавшегося со 2-й половины 19 в. проникновения понятия системы в различные области конкретно-научного знания важное значение имело создание эволюционной теории Ч. Дарвина, теории относительности, квантовой физики, структурной лингвистики и др. Возникла задача построения строгого определения понятия системы и разработки оперативных методов анализа систем. Интенсивные исследования в этом направлении начались только в 40—50-х гг. 20 в., однако многие конкретно-научные принципы анализа систем уже были сформулированы ранее в тектологии А. А. Богданова, в работах В. И. Вернадского, в праксеологии Т. Котарбиньского и др. Предложенная в конце 40-х гг. Л. Берталанфи программа построения «общей теории систем» явилась одной из первых попыток обобщенного анализа системной проблематики. Дополнительно к этой программе, тесно связанной с развитием кибернетики, в 50—60-е гг. был выдвинут ряд общесистемных концепций и определений понятия С. (в США, СССР, Польше, Великобритании, Канаде и других странах).

При определении понятия системы необходимо учитывать теснейшую взаимосвязь его с понятиями целостности, структуры, связи, элемента, отношения, подсистемы и др. Поскольку понятие системы имеет чрезвычайно широкую область применения (практически каждый объект может быть рассмотрен как система), постольку его достаточно полное понимание предполагает построение семейства соответствующих определений — как содержательных, так и формальных. Лишь в рамках такого семейства определений удается выразить основные системные принципы: целостности (принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого; зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функций и т. д. внутри целого), структурности (возможность описания системы через установление ее структуры, т. е. сети связей и отношений системы; обусловленность поведения системы поведением ее отдельных элементов и свойствами ее структуры), взаимозависимости системы и среды (система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, являясь при этом ведущим активным компонентом взаимодействия), иерархичности (каждый компонент системы в свою очередь может рассматриваться как система, а исследуемая в данном случае система представляет собой один из компонентов более широкой системы), множественности описания каждой системы (в силу принципиальной сложности каждой системы ее адекватное познание требует построения множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь определенный аспект системы) и др.

Существенным аспектом раскрытия содержания понятия системы является выделение различных типов систем (при этом разные типы и аспекты систем — законы их строения, поведения, функционирования, развития и т. д. — описываются в соответствующих специализированных теориях систем). Предложен ряд классификаций систем, использующих разные основания. В наиболее общем плане системы можно разделить на материальные и абстрактные. Первые (целостные совокупности материальных объектов) в свою очередь делятся на системы неорганической природы (физические, геологические, химические и др.) и живые системы, куда входят как простейшие биологические системы, так и очень сложные биологические объекты типа организма, вида, экосистемы. Особый класс материальных живых систем образуют социальные системы, чрезвычайно многообразные по своим типам и формам (начиная от простейших социальных объединений и вплоть до социально-экономической структуры общества). Абстрактные системы являются продуктом человеческого мышления; они также могут быть разделены на множество различных типов (особые системы представляют собой понятия, гипотезы, теории, последовательная смена научных теорий и т. д.). К числу абстрактных систем относятся и научные знания о системах разного типа, как они формулируются в общей теории систем, специальных теориях систем и др. В науке 20 в. большое внимание уделяется исследованию языка как системы (лингвистические системы); в результате обобщения этих исследований возникла общая теория знаков — семиотика. Задачи обоснования математики и логики вызвали интенсивную разработку принципов построения и природы формализованных, логических систем (металогпка, метаматематика). Результаты этих исследований широко применяются в кибернетике, вычислительной технике и др.

При использовании других оснований классификации систем выделяются статичные и динамичные системы. Для статичной системы ее состояние с течением времени остается постоянным (например, газ в ограниченном объеме — в состоянии равновесия). Динамичная система изменяет свое состояние во времени (например, живой организм). Если знание значений переменных системы в данный момент времени позволяет установить состояние системы в любой последующий или любой предшествующий моменты времени, то такая система является однозначно детерминированной. Для вероятностной (стохастической) системы знание значений переменных в данный момент времени позволяет только предсказать вероятность распределения значений этих переменных в последующие моменты времени. По характеру взаимоотношения системы и среды системы делятся на закрытые — замкнутые (в них не поступает и из них не выделяется вещество, происходит лишь обмен энергией) и открытые — незамкнутые (постоянно происходят ввод и вывод не только энергии, но и вещества). По второму закону термодинамики, каждая закрытая система в конечном счете достигает состояния равновесия, при котором остаются неизменными все макроскопические величины системы и прекращаются все макроскопические процессы (состояние максимальной энтропии и минимальной свободной энергии). Стационарным состоянием открытой системы является подвижное равновесие, при котором все макроскопические величины остаются неизменными, но непрерывно продолжаются макроскопические процессы ввода и вывода вещества. Поведение названных классов систем описывается с помощью дифференциальных уравнений, задача построения которых решается в математической теории систем.

Современная научно-техническая революция привела к необходимости разработки и построения автоматизированных систем управления народным хозяйством (промышленностью, транспортом и т. д.), автоматизированных систем сбора и обработки информации в национальном масштабе и т. д. Теоретические основы для решения этих задач разрабатываются в теориях иерархических, многоуровневых систем, целенаправленных систем (в своем функционировании стремящихся к достижению определенных целей), самоорганизующихся систем (способных изменять свою организацию, структуру) и др. Сложность, многокомпонентность, стохастичность и др. важнейшие особенности современных технических систем потребовали разработки теорий систем «человек и машина», сложных систем, системотехники, системного анализа.

В процессе развития системных исследований в 20 в. более четко были определены задачи и функции разных форм теоретического анализа всего комплекса системных проблем. Основная задача специализированных теорий систем — построение конкретно-научного знания о разных типах и разных аспектах систем, в то время как главные проблемы общей теории систем концентрируются вокруг логико-методологических принципов системного исследования, построения метатеории анализа систем. В рамках этой проблематики существенное значение имеет установление методологических условий и ограничений применения системных методов. К числу таких ограничений относятся, в частности, т. н. системные парадоксы, например парадокс иерархичности (решение задачи описания любой данной системы возможно лишь при условии решения задачи описания данной системы как элемента более широкой системы, а решение последней задачи возможно лишь при условии решения задачи описания данной системы как системы). Выход из этого и аналогичных парадоксов состоит в использовании метода последовательных приближений, позволяющего путем оперирования неполными и заведомо ограниченными представлениями о системе постепенно добиваться более адекватного знания об исследуемой системе. Анализ методологических условий применения системных методов показывает как принципиальную относительность любого, имеющегося в данный момент времени описания той или иной системы, так и необходимость использования при анализе любой системы всего арсенала содержательных и формальных средств системного исследования.

Литература:

  1. Хайлов К. М., Проблема системной организованности в теоретической биологии, «Журнал общей биологии», 1963, т. 24, № 5;
  2. Ляпунов А. А., Об управляющих системах живой природы, в сборнике: О сущности жизни, М., 1964;
  3. Щедровицкий Г. П., Проблемы методологии системного исследования, М., 1964;
  4. Вир Ст., Кибернетика н управление производством, пер. с англ., М., 1965;
  5. Проблемы формального анализа систем. [Сб. ст.], М., 1968;
  6. Холл А. Д., Фейджин Р. Е., Определение понятия системы, в сборнике: Исследования по общей теории систем, М., 1969;
  7. Месарович М., Теория систем и биология: точка зрения теоретика, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1969, М., 1969;
  8. Малиновский А. А., Пути теоретической биологии, М., 1969;
  9. Рапопорт А., Различные подходы к общей теории систем, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1969, М., 1969;
  10. Уемов А. И., Системы и системные исследования, в кн.: Проблемы методологии системного исследования, М., 1970;
  11. Шрейдер Ю. А., К определению системы, «Научно-техническая информация. Серия 2», 1971, №7;
  12. Огурцов А. П., Этапы интерпретации системности знания, в кн.: Системные исследования. Ежегодник. 1974, М., 1974;
  13. Садовский В. Н., Основания общей теории систем, М., 1974;
  14. Урманцев Ю. А., Симметрия природы и природа симметрии, М., 1974;
  15. Bertalanffy L. von, An outline of general system theory, «British Journal for the Philosophy of Science», 1950, v. I, № 2;
  16. Systems: research and design, ed. by D. P. Eckman, N. Y. — L., [1961];
  17. Zadeh L. A., Polak Е., System theory, N. Y., 1969;
  18. Trends in general systems theory, ed. by G. J. Klir, N. Y., 1972;
  19. Laszlo Е., Introduction to systems philosophy, N. Y., 1972;
  20. Unity through diversity, ed. by W. Gray and N. D. Rizzo, v. 1—2, N. Y., 1973.