«Теория систем и системный анализ»

Ю. П. Сурмин

↑	Оглавление
←	Глава 3: Типология систем, «Проблема построения классификации систем»	Список использованной и рекомендуемой литературы	→

3.2. Характеристика сложных систем

Сложные системы и их специфика

Системы делятся на простые, сложные и сверхсложные. Особое место среди всех видов систем занимают сложные. К ним относятся системы самой различной природы, начиная от космических и микроскопических объектов, завершая животными, людьми и обществом. Эти системы определяют различные аспекты жизнедеятельности людей. По отношению к сложным системам в обществе приходится разрешать три группы проблем:

• анализ свойств и поведения системы в зависимости от ее структуры и значения параметров;
• выбор структуры и значений параметров исходя из свойств системы;
• конструирование сложных систем.

Сложная система — система, которая состоит из элементов разных типов и обладает разнородными связями между ними. Такое деление в известной степени условно. Сложность понимается как объективное, так и субъективное явление. Объективная сложность присуща системам независимо от познающего их субъекта, субъективная обусловлена характером восприятия системы субъектом, зависит от недостаточности знаний и интеллекта. Эти два типа сложности тесно взаимодействуют друг с другом, особенно тогда, когда та или иная система только включается в познавательный процесс. Но базисной основой выступает объективная сложность системы.

Установление сложности той или иной системы имеет исключительно важное значение для практики. В науке выделяются четыре подхода к пониманию сложных систем.

Согласно первому подходу сложные системы представляет собой системы с плохой организацией. К ним относят так называемые диффузные, с большим количеством переменных, между которыми нельзя установить перегородки, разграничивающие компоненты. В них постоянно идут диффузные процессы. Это свойственно инновационным диффузиям в технико-экономических системах. Сложными считаются также системы, функции которых зависят от окружающей среды. Последняя постоянно воздействует на систему. Поэтому эти системы напоминают лодку в бурном море, которое и предопределяет сложность ее маршрута в спасительную бухту. Условия существования данных систем являются непредсказуемыми и усложняют их жизнь. К сложным системам, несомненно, относятся системы, имеющие большое число связей, их значительное разнообразие, много автономных подсистем и иерархичность строения.

При втором подходе под сложными понимаются такие системы, которые не могут быть точно математически описаны (здесь прояв -ляется познавательный, гносеологический и даже инструментарный аспект сложности), но он имеет под собой и объективный, онтологический срез, поскольку описанию не поддаются вариативные, стохастические многоуровневые системы. Недостаток подхода в том, что мир сложных систем оказывается очень большим, ибо строго математически описанных систем очень мало. Для математического моделирования значительного числа этих систем нет инструментария.

При третьем подходе сложными считаются системы целенаправленного поведения, т.е. социальные. В этом случае сложные системы совпадают с человеком, его социальной организацией, что не всегда оправданно, ибо сложность не тождественна целенаправленности.

При четвертом подходе сложность трактуется с позиции теории множеств как элемент того множества, где он выступает как множество. Здесь сложность отождествляется с понятием «много», которое применяется к элементам, структурам, свойствам, функциям и т.д.

Сложные системы характеризуются и тем, что они одновременно интегрируют в себе природные и социальные составляющие, естественное и искусственное. Так, телефонная сеть включает в себя значительное число абонентов, телефонные станции, коммуникации, обслуживающий персонал и т.п. Сложные системы очень многообразны и многолики. Для них свойственно наличие большого количества элементов и связей, их разнообразие, автономия подструктур, наличие иерархии, диффузия, невозможность точно описывать системы и прогнозировать их поведение и т. д.

Н. П. Бусленко [7, с. 25] выделяет следующие характеристики сложных систем: наличие большого числа взаимно связанных и взаимодействующих между собой элементов; сложность функций, выполняемых системой, и направлений на достижение заданных целей функционирования; возможность разбиения системы на подсистемы, цели функционирования которых подчинены общей цели системы; наличие управления (часто имеющего иерархическую структуру), разветвленной информационной сети и интенсивных потоков информации; наличие взаимодействия с внешней средой и функционирования в условиях случайных факторов.

Сложные системы описываются средними, случайными величинами (надежность, помехозащищенность, качество управления, вероятность отказа, эффективность, устойчивость функционирования) [8, с.25].

Если попытаться интерпретировать сложность в аспекте системности, то ее можно представить следующей формулой:

Сложность системы = Сложность состава + Сложность организации

(1)

В свою очередь, сложность состава опишем так:

Сложность состава = Субстратная + Параметрическая + Динамическая + Генетическая,

(2)

где субстратная сложность складывается из сложности компонентов, подсистем и уровней организации; параметрическая сложность включает сложность субстратных свойств, интегральных свойств и сложность связей и отношений; динамическая сложность интегрирует в себе сложность состояний, стадий, фаз и переходных процессов; генетическая или эволюционная сложность включает генетику состояний, стадий фаз, уровней развития и т.п.

Сложность организации можно представить следующей формулой:

Сложность организации = Многообразие связей и отношений + Многообразие законов,

(3)

где многообразие связей и отношений соединяет в себе уровни организации, подсистемы внутри уровней, компоненты, а многообразие законов предполагает законы функционирования и развития.

Таким образом, сложность систем представляется интегральным показателем, который в каждом конкретном случае нуждается в анализе.

Классификация сложных систем

Несмотря на то что наука формулирует признаки сложных систем, проблема их классификации пока не разрешена, что связано, во-первых, с нечеткостью самих признаков сложных систем, во-вторых, — с субъективным аспектом понимания сложности. Отсюда становится весьма затруднительным выделение оснований классификации потому, что в классификацию придется включать и простые системы. А это может привести к тому, что классификация сложных систем в своей завершенной форме совпадет с классификацией систем вообще. Учитывая эти обстоятельства, попытаемся интерпретировать понятие «сложность» в некоторые эмпирические основания для выделения отдельных классов систем.

В реальной жизни определить, является ли данная система объективно сложной, либо мы не знаем о ней те сведения, которые уже получены наукой, не всегда просто. Причем оценки могут быть весьма противоречивыми. Рассмотрим табл. 7, где формально представлены оценки системы условными простыми экспертами, которые имеют одно мнение относительно одного состояния системы.

Состояния	Эксперты
	Объективная простота	Объективная сложность	Субъективная простота	Субъективная сложность
Объективная простота		Объективная простота — объективная сложность	Объективная простота — субъективная простота	Объективная простота — субъективная сложность
Объективная сложность	Объективная сложность — объективная простота		Объективная сложность — субъективная простота	Объективная сложность — субъективная сложность
Субъективная простота	Субъективная простота — объективная простота	Субъективная простота — объективная сложность		Субъективная простота — субъективная сложность
Субъективная сложность	Субъективная сложность — объективная простота	Субъективная сложность — объективная сложность	Субъективная сложность — субъективная простота

Таблица 7 — Оценка систем с точки зрения объективной и субъективной сложности

Из табл. 7 следует, что бывают системы, которые однозначно оцениваются соответственно как объективно и субъективно простые и сложные. Объективная простота здесь совпадает с субъективной простотой, а объективная сложность — с субъективной сложностью. К ним относятся:

• объективно простые и субъективно простые системы. Их можно считать однозначно простыми;
• объективно сложные и субъективно сложные системы, которые выступают как однозначно сложные.

Но могут быть такие системы, которые получают противоречивые оценки. Квалифицируем их:

• система, оцениваемая «Объективная сложность — объективная простота«. Причина такой оценки — в непонимании системы;
• система, оцениваемая «Субъективная сложность — объективная простота» — плохо понимаемая простая система, которая не имеет интерпретации;
• система, оцениваемая «Объективная простота — объективная сложность» — непонимание системы;
• система, оцениваемая «Субъективная простота — объективная сложность» — упрощенное восприятие сложной системы;
• система, оцениваемая «Субъективная сложность — субъективная простота» — восприятие простой системы как сложной;
• система, оцениваемая «Объективная простота — субъективная сложность» — восприятие объективно простой системы как сложной;
• система, оцениваемая «Субъективная простота — субъективная сложность» — непонимание системы.

При наиболее упрощенном подходе получим два типа таких противоречивых систем:

• объективно простые, но субъективно сложные системы. Для этих систем свойственно то, что люди привыкли к их простоте. Но неожиданно возникает новая, более сложная гипотеза, их объясняющая, которая начинает ставить под сомнение простоту системы;
• объективно сложные, но субъективно простые системы. Здесь ситуация характеризуется упрощением сложной системы, которая может быть весьма опасной в реальной жизни (значительное число аварий техногенных систем обусловлено упрощенным, некомпетентным управлением ими).

Для того чтобы повысить уровень компетентности в оценке сложности систем, надо применять методы экспертных оценок, которые представляют собой опрос специалистов по той или иной методике, часто с использованием количественных методов.

Таким образом, на основании соотношения объективного и субъективного аспектов сложности выделим, по крайней мере, три типа сложных систем: объективно и субъективно сложные системы, объективно сложные, но субъективно простые системы и субъективно сложные, но объективно простые системы.

Сложность системы представляет собой единство сложности состава, структуры, функций, организации, уровня и жизненного пути системы. Причем сложность может обретать большое разнообразие благодаря сочетанию этих параметров. Хотя здесь далеко не во всем действует математика сочетаний. Сложной является система, совмещающая некоторые параметры схемы (рис. 8).

Рис. 8 — Интерпретации сложности системы

Известно, под сложностью понимается свойство элемента, взятого в отношении к тому множеству, где он выступает как множество, а простое — свойство такого множества, которое взято к другому множеству и выступающее в нем как элемент. Исходя из этого определим сложность системы.

Сложность состава сводится к количеству всех деталей системы, сложность структуры может трактоваться как количество подструктур, т.е. расцениваться как полиструктурность, сложность организации сводится к сложности всех аспектов организации, а сложность функций — к полифункциональности. Отсюда к сложным системам относятся многосоставные. Состав этих систем выступает в виде большого множества, нередко открытого. А сложными системами с точки зрения остальных показателей выступают соответственно полиструктурные, полифункциональные, сложноорганизованные и многоуровневые системы.

Сложность проявляется не только в том, что система может иметь несколько уровней иерархии, входить в системы с иерархическими структурами, но и в том, что относительно несложная система будет сложной с точки зрения ее жизненного пути. Развитие такой системы может быть настолько сложным, что она заслуживает отнесения ее к системам со сложной динамикой. Сложность жизненного пути системы сводится к неоднозначности и многообразию переживаемых ею ситуаций. Такую систему будем считать сложноситуационной.

Наиболее сложной системой выступает общество. Понимание его как сложной системы формировалось постепенно. Первые подходы характеризовались тем, что общество как сложную систему оценивали с позиций природы систем, которые часто на порядок ниже социальных (физических, органических, психических, коммуникативных и т.п.). Так, О. Конт широко использовал физикалистский подход к обществу, которое рассматривалось как специфическая физическая система. Такой подход был характерен также для Платона, Т. Гоббса, Г. Спенсера. В частности, Г. Спенсер рассматривал общество в аспекте органического подхода, согласно которому оно представляет собой специфический организм, считая, что полной аналогии между обществом и организмом быть не может, так как индивидуальный организм обладает конкретностью, а социальный — дискретностью.

К сложным системам относят органические системы, под которыми понимают не только биологические системы, но и социальные. Впервые социальные системы в качестве органических рассмотрены Г. Спенсером и К. Марксом. Признаки органической системы:

• сложность этой системы, которая выступает системой систем;
• способность системы саморазвиваться, воспроизводить недостающие ей органы, наличие механизмов воспроизводства самой себя;
• многоуровневость и многослойность строения, соединение в себе высших и низших форм движения материи;
• наличие хорошо выраженной эволюции, представляющей собой саморазвитие, самоорганизацию, самоуправление, смену структур, расширение оснований жизнедеятельности;
• наличие управленческих и самоуправленческих подсистем, которые регулируют поведение и развитие этих систем;
• наличие и постоянное развитие механизмов взаимодействия с окружающей средой;
• выбор системой предпочтительных ситуаций, траекторий поведения;
• высокая и сложная активность органических систем, обусловленная не только необходимостью удовлетворения потребностей, но и воспроизводства.

Во второй половине ХХ ст. системный подход к обществу стал одной из ведущих методологических парадигм. Особый интерес в теории систем представляют самоорганизующиеся системы. Наличие этих систем и фактора самоорганизации в них позволяет объяснить развитие мира, в котором самоорганизующиеся системы являются довольно распространенными. Они удовлетворяют вполне определенным требованиям.

Во-первых, они отличаются открытостью, что обеспечивает им, с одной стороны, приток энергии извне, а с другой, — спасает от деградации и способствует переходу в новые состояния.

Во-вторых, они достигают состояний критических точек, которые получили название точек бифуркации. Особенность этих точек заключается в том, что в них происходит разветвление пути развития системы, на «выбор» которого влияют сложившиеся факторы. Сами критические точки представляют собой неравновесные состояния системы. В них система долго находиться не может, поэтому переходит в состояние равновесия, оказывающееся качественно новым состоянием для данной системы. Важно обратить внимание на то, что система при этом переходит к более высокому уровню упорядоченности. Это характерно как для объектов живой, так и неживой природы.

К сложным системам относят также динамические системы, которые допускают различные изменения, развитие, возникновение новых и отмирание старых частей и связей между ними. Здравый смысл подсказывает, что далеко не все динамические системы следует считать сложными. Динамика системы складывается из двух составляющих: внешнего движения системы и происходящего в ней внутреннего развития. Простые системы характеризуются статичностью, низкой и простой внешней динамикой и практически минимальными внутренними переменами. Сложные системы отличаются высокой внутренней динамикой, что предопределяет усложнение их внешнего функционирования.

Сложными считаются также нелинейные системы. Термин «нелинейность» в широком смысле обозначает свойство системы, которая отличается многовариантностью, многообразием, нелинейным быстрым ростом, а в узком смысле — нелинейную функцию системы. Другое значение термина относится к характеристике мышления, отличающегося многовариантностью, творчеством. Нелинейные системы определяются стохастичностью, вероятностью поведения. Изменения этих систем во времени невозможно предсказать.

Жизнь человека и деятельность трудовых ассоциаций не обходятся без человеко-машинных систем, которые состоят из человека и машины (естественно ограниченные природой возможности человека компенсируются и реализуются машиной). В этих системах возникает значительное число проблем, наиболее сложные и важные из них: техногенные аварии и катастрофы, вызываемые как несовершенством и изношенностью оборудования, так и субъективными факторами; негативные воздействия машин, оборудования, технических устройств на организм человека и окружающую экологическую среду; проблема эффективности работы человеко-машинной системы с точки зрения достижения результата; необходимость общего и профессионального обучения и воспитания людей, их подготовка к работе с машинами и механизмами.

По мере развития общества происходят и значительные изменения человеко-машинных систем. Благодаря механизации, автоматизации, роботизации наблюдаются облегчение труда человека и изменение его характера. Человек перестает выполнять монотонные и тяжелые производственные операции, которые он возлагает на автоматические системы, роботы, манипуляторы, т.е. его деятельность начинает сводиться к управлению машинами. Во второй половине ХХ ст. на основе персонального компьютера начали создавать информационно-компьютерные системы, значительно ускорившие и облегчившие процессы переработки информации.

Информационно-компьютерные системы представляют собой информационные системы, состоящие из систем: организации, хранения и представления информации; ввода, обновления и корректировки информации; потребления информации. Таким образом, под информационной понимается автоматизированная система, предназначенная для организации, хранения, поддержки и представления пользователям информации в соответствии с их запросами. Это информационно-поисковые (ИПС), информационно-справочные (ИСС), информационно-управляющие (ИУС) системы. Информационные системы и информационные технологии выдвигают высокие требования к квалификации специалиста, который должен понимать основные информационные технологии и уметь работать с ними.

Сложность — существенная характеристика эволюции. Ее обычно связывают с уровнем и формой движения материи. Каждый последующий уровень сложнее предыдущего, поэтому химические системы сложнее физических, а социальные — биологических. Вершиной системогенеза выступают саморазвивающиеся системы, которые отличаются способностью выстраивать стратегию и тактику поведения, и ориентированы на свое развитие как на повышение потенциала системных возможностей.

↑	Оглавление
←	Глава 3: Типология систем, «Проблема построения классификации систем»	Список использованной и рекомендуемой литературы	→