Основные принципы теории систем. Теория систем: Закономерности во взаимоотношениях между объектами

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное автономное образовательное

учреждение высшего профессионального образования

"ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

геолого-географический факультет

Концепции современного естествознания

Часть 3

Общая теория систем

Методическая разработка для самостоятельной работы

для студентов 2 курса

специальности 100201 «Туризм»

И.Ф. Черкашина

Ростов-на-Дону 2011

1. Роль и место системного подхода в естествознании

Слово "система" в переводе с греческого означает "целое, составленное из частей". Эти части называются ""элементами" Последнее слово -- латинский эквивалент греческого слова "стихия" (огонь, воздух, вода, земля, см. лекцию № 3), т. е. "первоначало".

В современном научном понимании "система -- единое целое, представляющее совокупность взаимосвязанных элементов". Имеются и другие определения "системы". Так, отечественный науковед В. Н. Садовский приводит 34 определения слова "система". Поэтому из-за широты понятия "системы" общепринятого научного определения, что такое система, пока нет. Фактически любой природный объект является системой: он состоит по крайней мере из элементарных частиц.

П римеры систем:

1. Солнечная система -- совокупность планет и других небесных тел, находящихся в сфере притяжения Солнца.

Организм человека -- система клеток, органов, функциональных систем в составе тела человека.

Компьютер -- совокупность частей (системный блок, клавиатура, дисплей, процессор, блок памяти и др.), служащих для выполнения сложных логико-математических действий.

Учебный институт -- учреждение, состоящее из факультетов, кафедр, преподавателей, студентов, помещений, оборудования, вспомогательного персонала и предназначенное для целей высшего образования.

5.Биогеоценоз -- система растительных, животных и микроорганизмов

совместно с почвенно-климатическими условиями обитания.

Любую систему можно изобразить с помощью чертежа (схемы), отражающего основные элементы и связи между ними

Из приведенных примеров видно, что системность как понятие шире, чем рамки естествознания, она относится как к природе (в том числе дикой), так и к науке и культуре в целом. Самой большой системой, очевидно, является Вселенная.

В свою очередь системный подход (не только в рамках естествознания) объединяет в единое целое системный метод и общую теорию систем .

"Ясно, что мир представляет собой единую систему, т. е. связное целое". Ф. Энгельс

2. Системные метод ы

Этот метод научного познания в своих основных чертах известен с глубокой древности. Он возник одновременно с наукой как системой знаний о закономерностях изучаемых явлений и был известен в Древней Греции в эпоху античности. Системный взгляд на мир в целом и его отдельные части (т. е. системная концепция) встречается у Платона , герой произведения которого -- профессор Тимей -- говорит о мировом теле как о живом организме. Аналогично смотрел на мир и Диоген . Пифагор считал мир гармонической системой чисел и их отношений. Но особенно развил системный метод в своих работах Аристотель. Он полагал , что

"под элементами понимают предельные части, на которые делимы тела, но которые уже не делимы на другие, отличающиеся от них по виду".

Аристотеля можно считать создателем системолог и и -- науки, изучающей явления с системной точки зрения. Он, как известно, в наибольшей степени систематизировал достижения других греческих ученых, а систему мира Платона--Евдокса (гомоцентрических сфер) довел до высшего совершенства.

В позднейшие эпохи системные взгляды (концепции) в естествознании не исчезали, а передавались от поколения к поколению ученых. Французский энциклопедист Поль Гольбах (1723--1789). В 1770 г. в труде "Система природы" подробно изложил первую физическую картину мира (механическую), которая была разработана Ньютоном и Лапласом.

Таким образом, системный метод в естествознании оказался очень продуктивным, хотя и не абсолютным, годным на все случаи жизни.

И системный метод, как и любой другой, имеет определенные ошибки (методические погрешности). Часто системный метод называют системным анализом.

3 . Общая теория систем

В отличие от системного метода, возникшего с появлением науки, общая теория систем (ОТС) является продуктом современной эпохи. При этом ОТС следует дифференцировать с системологией . Последнюю можно считать разделом методологии -- науки о методах, тогда как ОТС является научным результатом (достижением) системного анализа, т.е. научной теорией , воплотившей результаты предыдущих системных исследований.

Концепция общесистемного подхода была сформулирована австрийским биологом Людвигом фон Берталанфи в 20-х гг. XX в., хотя у него были и предшественники, в том числе -- отечественный естествоиспытатель, экономист, философ, ученый-управленец Александр Александрович Богданов (1873-- 1928).

В 1927 г. Берталанфи опубликовал книгу "Организмическая концепция", в которой обосновал необходимость исследования не только отдельных органов и частных систем биологического организма (например, нервной системы, мышечной, костной и т. д.), но и целостного организма. Однако это еще не было ОТС. Концепция ОТС, относящаяся к системам любой природы: биологическим, инженерным, общественным и др., главным образом сложным, была утверждена Берталанфи, тогда еще доцентом Венского университета, в своих научных лек циях, прочитанных в Чикагском университете (США) в 1938 г. Текст лекций, вначале принятых прохладно, был позднее напечатан в США в 1945 и 1949 г.

Руководящая идея Берталанфи состояла в том, что сложные системы различной природы, имеющие совершенно разный состав и устройство (например, биологические организмы, отрасли промышленности, города, аэропорты ит. п.), функционируют по общим законам . И, следовательно, знания, полученные при исследовании одних систем, можно переносить на изучение других систем совершенно иной природы. Таким образом, Берталанфи в своих исследованиях воспользовался методом аналогии .

Такое достижение имело важные для естественных и гуманитарных наук последствия. В первую очередь Берталанфи смог помочь биологии, занимающейся системами самого сложного характера. Он проложил путь к использованию в изучении живого методов и результатов физики, химии, математики (особенно математического моделирования), а в будущем -- геологии и космологии. Такие достижения вышли далеко за рамки биологии и сформировали общенаучный системный подход.

Системный подход утвердился сначала в биологии, затем перешел в ее прикладную часть -- медицину (сначала в психиатрию, потом вовсе другие разделы), в конце концов обосновался в военном деле, космонавтике, языкознании, управлении производством, культурологии, истории и, разумеется, во всех отраслях естествознания. Таким образом, к середине 50-х г. XXв. системный подход в науке стал всеобщим, а в СССР продуктивная разработка научных и хозяйственных применений этого подхода началась с 60-х годов XX в. В настоящее время системные исследования успешно развиваются во всем мире, хотя эйфория от якобы неограниченных возможностей ОТС уже прошла.

Для знакомства с главными положениями ОТС необходимо ввести основные понятия, относящиеся к ней. Кроме приведенного понятия СИСТЕМА, в ОТС используются следующие понятия (определения):

1)ЭЛЕМЕНТ -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается неделимой. Элементы могут быть одинаковыми или различными.

Примеры: атомы в молекуле; студенты в группе; планеты, кометы, метеоры в Солнечной системе; аксиомы, постулаты, теоремы, уравнения, леммы в математике; и др.

2)ПОДСИСТЕМА -- составная часть системы, которая в условиях рассмотрения считается делимой на элементы, по отношению к которым она выступает как система.

Примеры: сердечно-сосудистая система в организме; центр управления полетами на космодроме; отрасль добывающей промышленности; студенческая группа и др.

Подсистем в системе может быть много, они могут быть как "вложенными" одна в другую, так и существовать по отдельности. Но в обоих таких случаях взаимоотношения между элементами, подсистемами и системой всегда носят характер соподчиненности, т. е. "низшее" (элементы) подчиняются "более высокому" (подсистема), которое в свою очередь подчиняется "высшему" (система). При этом вводится понятие уровень организации. Последовательность уровней соподчиненности в системе называется "иерархией" греч. «священная власть»). Последний термин проник в ОТС в XX в. из церковно-христианской терминологии, существовавшей еще в V в. н. э.

3)СРЕДА (внешняя, окружающая) -- окружение системы (обычно вещественное), в котором она пребывает и с которым в той или иной степени взаимодействует.

Поскольку среда окружает систему, ее название часто употребляется в сочетании со словами "окружающая", "внешняя".

Примеры: межклеточная жидкость, окружающая биологические клетки; вакуум по отношению к элементарным частицам; растворитель по отношению к растворенному веществу; производственный цех по отношению к работающим; и др.

Часто употребляется и сводный термин внутренняя среда . Его относят к среде, размещающейся внутри системы (подсистемы). Например, кровь -- одна из внутренних сред организма, но она же -- внешняя среда для элементов крови: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и др. Таким образом, принципиального различия между внешней и внутренней средами нет, все зависит от условий рассмотрения . Уже упоминавшийся А. А. Богданов в труде "Всеобщая организационная наука" (1927) справедливо отмечал:

"Болезнетворные бактерии размножаются внутри организма, но функционально они -- внешняя для него среда".

Более того, нет также принципиального различия между системой и средой: все опять же зависит от точки отсчета. Среда может рассматриваться как система , тогда бывшая система станет средой. Например, вулканическая лава в сопле вулкана может рассматриваться как система, тогда сопло будет средой. Если же лаву считать средой, тогда сопло станет системой.

Взаимоотношения системы, подсистемы, внешней и внутренней сред и элементов схематически представлены на рис.1, где для упрощения элементы показаны только в рамках одной подсистемы из шести;

Рис. 1. Схема взаимоотношений в системе

4) СОСТАВ -- совокупность элементов системы. Он может быть: а) качественным , когда указывается только качественная определенность элементов; например: вратарь, защитники, полузащитники, нападающие в футбольной команде; ионы натрия и хлора в кристалле поваренной соли; б) количественным , когда задается не только качественная определенность элементов, но и их количественное соотношение; например: в физиологическом растворе 0,9%-ной растворенной поваренной соли, 99,1% -- воды; в золоте 958-й пробы -- 95,8% золота, 2,0% серебра и2,2% меди;

5) СТРУКТУРА -- взаиморасположение элементов в системе, т.е. фактически внутреннее строение системы в отличие от формы -- внешнего строения. Примеры: структуры атома, молекулы, клетки организма, строение Солнечной системы, прибора и др.

Для установления структуры объектов используется структурный анализ. Он может быть разрушающим (изготовление срезов биологических тканей для микроскопии, изготовление шлифов геологических образцов и др.) или неразрушающим (рентгеноскопия грудной клетки, "просвечивание" ультразвуком железнодорожных рельсов для выявления скрытых трещин и т. д.). Выявленную структуру можно регистрировать (например, на фотопленке) или описывать схематически (рис. 2).

Рис. 2. Различные способы представления структуры молекулы воды

Структура совместно с составом системы определяет ее основные свойства (физические, химические, биологические). При одном и том же составе разных систем их структуры могут отличаться, и это влечет изменение свойств. Например, одни и те же атомы углерода С, включенные в молекулярную структуру графита или алмаза, дают совершенно разные свойства этих веществ (цвет, прочность и т. д.);

6) СОСТОЯНИЕ -- интегральная характеристика проявления в данный момент времени свойств системы, зависящая от всех особенностей ее структуры и состава. Примеры: состояние солнечной активности в конкретный день; состояние газа в определенном объеме в данный момент времени; предстартовое психологическое состояние спортсмена; болезненное состояние человека в период эпидемии; и др. Для описания состояния существует совокупность характеристик состояния и параметров состояния. Характеристики состояния отражают как бы его характер в данный момент. К таким характеристикам относят:

равновесность и неравновесность состояния;

устойчивость и неустойчивость равновесия;

статичность и динамичность равновесия;

исходное, промежуточное, конечное и текущее состояние и др.

К параметрам состояния относят определенные величины, числовые значения которых в данный момент достаточны для однозначного определения интегрального состояния системы. Например, для 1 моля идеального газа его состояние однозначна задается с помощью уравнения Клапейрона:

Для данного уравнения параметрами состояния системы являются р, V и Т. Из них только две (любые) являются независимыми, третий параметр однозначно устанавливается из приведенного уравнения. Минимальное число параметров, достаточное для описания состояния системы, называется числом степеней свободы системы. У 1 моля идеального газа (как, впрочем, и у постоянной массы газа определенного химического состава) -- две степени свободы;

7) ПРОЦЕСС -- изменение состояния системы во времени, иногда называемое системным процессом. Примеры: процесс выздоровления больного, химическая реакция (процесс с превращением веществ); физический процесс (без превращения веществ: испарение, плавление и т. д.); внутризвездные процессы; политические процессы; и т. д.

Процесс -- одна из форм движения материи, поэтому более подробно эта характеристика системы будет дана в лекции №9.

4. Классификация систем

Системы классифицируются разнообразными способами, с использованием различных критериев. Некоторые классы систем являются друг от друга независимыми, некоторые -- взаимосвязанными. Рассмотрим классификационные признаки, применяемые в делении систем. 1) По составу системы делятся на:

¦ материальные -- представляющие совокупности материальных объектов:

Примеры; животный мир, растительность, человечество,

транспорт, библиотеки и т. д.

Эти системы могут быть разделены на естественные (природные) и искусственные (созданные человеком). Материальные системы также называют физическими, реальными, вещественными;

¦ идеальные являются продуктами человеческого мышления. Примеры: системы счисления, театральные системы, системы обучения и воспитания, научные теории, религиозные учения и т. д. Эти системы также называют абстрактными, символическими.

2) По поведению во времени системы делятся на:

¦статические -- такие системы, состояние которых с течением времени практически не меняются.

Примеры: пустыни, горы, Солнечная система, газ в закрытом сосуде, церковные каноны и т. д.

Эти системы также называют статичными.

¦динамические -- системы, состояние которых заметно меняется со временем.

Примеры: погода, транспортная ситуация, языки программирования, музыкальное произведение (в исполнении), шахматная партия, химическая реакция и т. д.

Эти системы также называются динамичными.

Четкой границы между статическими и динамическими системами провести нельзя, все зависит от условий рассмотрения и временного масштаба.

В свою очередь динамические системы делятся на:

¦детерминированные , для которых их будущие состояния могут быть точно предсказаны, выведены из предыдущих состояний.

Примеры: Солнечные затмения (взаиморасположения Земли, Луны и Солнца), смена времен года, системы управления транспортом с помощью светофоров, работа заводского станка и т.д.

¦в ероятностные , для которых их будущие состояния не могут быть точно предсказаны, а поддаются только вероятностному прогнозу.

Примеры: броуновское движение (координаты частиц, подвергающихся ~ 1021 ударам молекул в секунду), погода через неделю, оценки большой части студентов на экзаменах, победы в спортивных соревнованиях и т. д.

Вероятностные системы еще называются стохастическими. Обычно биологические системы -- вероятностные.

¦ д етерминированно-хаотические -- это сравнительно новый в науке тип систем, он не является промежуточным (пограничным) для первых двух. Такой тип систем связан со взаимопереходом хаоса и порядка (т. е. детерминированности и стохастичности) и будет подробно рассмотрен в лекции № 13. 3) По взаимодействию со средой системы делятся на: 4- закрытые -- такие системы, которые не обмениваются с окружающей их средой веществом и полем, точнее таким обменом в условиях рассмотрения можно пренебречь.

Примеры: консервативные механические системы (сохраняющие массу и энергию), чай в термосе, стабильные галактики в космическом вакууме, подземные нефтехранилища и т. п.

¦ открытые -- в противоположность первым они обмениваются с окружающей средой веществом и полем.

Примеры: все живые организмы, моря и океаны, почвы, Солнце, системы связи, производственные предприятия, общественные объединения и т. д.

Закрытые системы также называются замкнутыми , или изолированными , а открытые -- незамкнутыми , или неизолированными. Кроме того, по современным уточненным научным концепциям естествознания в качестве обменных агентов между системой и средой следует указывать не вещество и поле, а вещество, энергию и информацию .

Наконец, следует обратить внимание, что чисто закрытых систем в природе и обществе не бывает, хотя бы из диалектических соображений. Поэтому закрытые системы -- это пример умозрительной научной модели.

¦простые -- системы, состоящие из сравнительно небольшого числа элементов и несложных взаимоотношений между ними, обычно это технические системы.

Примеры: часы, фотоаппарат, утюг, мебель, инструментарий, веник, книга и т. д.;

¦сложные -- системы, состоящие из большого числа элементов и сложных взаимоотношений между ними; такие системы занимают главное место в системологии и ОТС.

Примеры: все биологические системы, начиная от клеток и кончая сообществами организмов, производственные объединения, государства, нации, галактики, сложные технические системы: компьютеры, боевые ракеты, атомные электростанции и т. д.

Сложные системы также называются "большими" или "очень большими" системами. В подавляющем числе случаев они являются одновременно и вероятностными системами (см. выше), но иногда встречаются и детерминированные, высокоорганизованные системы: врожденный оборонительный рефлекс у кошки, положение планет, астероидов Солнечной системы, военный парад и т. д.

¦ Целенаправленные -- системы, способные моделировать и прогнозировать ситуацию и избирать способ поведения (изменения состояния): за счет восприятия и распознавания внешнего воздействия, способности анализировать и сопоставлять его с собственными возможностями и выбирать тот или иной вариант поведения для достижения цели.

Примеры: луноход, марсоход, роботы-манипуляторы, пчелиный рой, стада животных, рыбные косяки, самонаводящиеся боевые ракеты, стаи перелетных птиц и т. д.

Целенаправленные системы обладают некоторой совокупностью "знаний" о себе и о среде, иначе говоря, им присущ тезаурус (от греч. «сокровищница») -- запас сведений о действительности, присущий индивидууму (или сообществу индивидуумов), с возможностью воспринимать новые сведения и накапливать опыт. Целенаправленные системы обычно обладают способностью, выражаясь философским языком, опережающего отражения действительности. Например, деревья накапливают влагу в преддверии засухи, птицы строят гнезда еще до появления будущих птенцов и т. д.

¦Нецеленаправленные -- системы, не обладающие рассмотренными свойствами; их большинство, и примеры их очевидны.

Среди целенаправленных систем выделяется класс, называемый

¦ самоорганизующиеся -- системы, способные самостоятельно изменять свою структуру (иногда и состав), степень сложности с целью лучшего приспособления (адаптации) к изменившимся условиям среды.

Примеры: выработка организмом защитных антител при попадании в него инородных белков -- антигенов, например, с болезнетворными бактериями; изменения в организме защитного характера в борьбе с болезнью, соединения птиц в стаи определенного вида перед длительным перелетом, мобилизация своих умственных способностей и режима поведения студентов перед экзаменами и т. д.

Самоорганизующиеся системы также называются саморегулирующимися, перестраивающимися .

5. Связи -- важнейшее понятие общей теории систем

Связи -- характеристики взаимодействия элементов в системе и реализации ее структуры.

Это основное понятие ОТС, при отсутствии (разрыве, расторжении) связей система как целое перестает существовать и распадается на элементы: компьютер превращается в набор радиодеталей, дом превращается в набор кирпичей, живой организм-- в набор химических элементов (со временем после смерти) и т. д.

Именно присутствие в системе связей и обусловливает ее новые свойства, которых нет у элементов системы, даже у их суммы. Такой сверхсуммарный эффект у элементов, соединенных в систему, называется системным эффектом, или эффектом сборки, или эмерджентностью (от англ. «появление нового»).

Примеры системного эффекта:

а)в физике: ядро атома обладает пониженной энергией в сравнении с энергией совокупности нуклонов -- элементов этого ядра;

б)в химии: химические свойства молекул воды (Н 2 0) отличаются от химических свойств водорода (Н) и кислорода (О); последние без химического соединения ничего

не растворяют, зато образуют "гремучую смесь";

в)в биологии: молекулы фосфорной кислоты, сахара (дезоксирибозы), азотистых оснований, находясь разрозненно и беспорядочно в растворенном состоянии в пробирке, не способны к зарождению и развитию живого организма, а соединенные в молекулу ДНК, помещенную в живую клетку, -- способны. связь естествознание молекула структура

Сверхсуммарные свойства элементов в системе, т. е. системный эффект, отличает систему от простой совокупности элементов, для которой выполняется принцип суперпозиции, т. е. независимого проявления свойств элементов (каждый ведет себя так, как если бы других не было) и получения чисто суммарного эффекта от их действия (геометрическое сложение векторов сил, скоростей, ускорений и т. д. -- в механике; алгебраическое сложение световых колебаний в оптике и т. д.).

Таким образом, связи между элементами в системе обусловливают их взаимовлияние друг на друга, при этом свойства и характеристики элементов изменяются: одни свойства утрачиваются, другие приобретаются. Это было известно Аристотелю еще в IV в. до н. э. :

"Рука, отделенная физически от тела человека -- это уже не рука человека".

Классификация связей

Существует многообразная классификация связей между элементами, не уступающая по численности классификации систем (см. выше), однако более сложная по содержанию. Поэтому в данном разделе будут рассмотрены главные типы связей с иллюстрацией их примерами:

1) По виду и назначению связи делятся на:

генетические -- такие, когда один элемент (элементы) являются родоначальником другого (других).

Примеры : родители и дети; исходные вещества и продукты химических реакций; ряды радиоактивности в атомной физике; морфогенез осадочных пород в геологии; последовательности звездных превращений в астрономии и т. д.;

связи взаимодействия -- такие, когда элементы одновременно взаимодействуют, влияя друг на друга.

Примеры: нервы и мышцы в органах, хищники и жертвы в местах совместного обитания, реки, моря и океаны земной поверхности, инженеры, техники и рабочие на производстве и т.д.;

связи управления -- такие, когда одни элементы системы управляют поведением других элементов.

Примеры : центральная нервная система и периферические органы; правила дорожного движения и транспортные потоки; руководители и подчиненные в организации; и т. д.;

связи преобразования -- такие, когда одни элементы влияют на переход системы из одного состояния в другое или от одной структуры к другой.

Примеры : катализаторы в химических реакциях; нагреватели при плавлении веществ; землетрясения в населенных пунктах; обучающие системы в повышении квалификации и т. д. Границы между перечисленными типами связей расплывчаты, и конкретные связи не всегда можно отнести к определенному классу.

2) По степени действия связи делятся на:

а) жесткие -- такие, при которых действие связи жестко предопределено и результат действия одного элемента на другой однозначен.

а) б)

Примеры : механические связи в швейной машине, швы между костями черепа человека, клеевые соединения обуви, грибковые наросты на деревьях, угольные пласты под землей, корневая система растений в почве и т. д.;

б) гибкие -- такие, при которых действие связи допускает некоторую свободу вариантов поведения связанных элементов.

Примеры : суставные сочленения, мышечные группы, океанские течения, подвесные мосты, книжные переплеты, фиксация ледников и снежных пластов в горах и т. д.

Не следует думать, что жесткие связи обязательно реализуются посредством жестких механических узлов, канатов, цепей, твердых образований. Гравитационная связь (например, между Солнцем и Землей, Землей и Луной и т. д.) также является жесткой, хотя и "невидимой". То же можно сказать и об электромагнитной связи внутри атомов и молекул.

Большое значение в биологии (зоологии) имеют так называемые пищевые связи и даже пищевые цепи. Пчелы питаются только нектаром, коровы -- травой (жесткая связь), рыбы и человек -- практически всеядны (гибкая связь).

3) По направленности связи делятся на:

¦ прямые -- такие, при которых один элемент влияет на другой, не испытывая при этом влияния со стороны последнего; обычно первый элемент является господствующим, а второй -- подчиненным.

Примеры: "Приказ командира -- закон для подчиненного", авторитарный стиль руководства; гипнотическое воздействие змеи на грызуна; сход снежной лавины с горы; стрельба по мишени; извержение вулкана; и т. д.;

¦ нейтральные -- такие, у которых нет направленности; обычно они существуют между однотипными элементами и объединяют их в систему.

Примеры: связи между вагонами в поезде; между молекулами в кристалле; между спортсменами в команде; между рядовыми особями в птичьей стае; между нуклонами в ядре атома; и т. д.;

¦обратные -- такие, при которых один элемент действует на другой (прямая связь), испытывая при этом действие второго на себе (обратная связь). Таким образом, в отличие от прямого действия господствующего элемента на подчиненный без обратного влияния (см. выше), здесь обратное влияние возникает. При этом нет обратной связи без прямой.

Примеры : спортивные единоборства, физиологические рефлексы, бильярдные соударения, растворение веществ, трение движения, испарение жидкостей в закрытом сосуде и т. д.

Поскольку обратная связь влияет на элемент -- источник воздействия, то такое влияние может в принципе быть трояким: либо стимулировать воздействие со стороны источника, либо подавлять его, либо не изменять. Последний тип обратной связи практического значения не имеет, его можно исключить из рассмотрения или отнести к разновидности прямой связи (см. выше). Два других типа имеют важное значение и на практике, и в ОТС.

по результативности обратные связи делятся на:

¦положительные обратные связи , при которых обратная связь усиливает воздействие элемента -- источника на приемник воздействия.

Примеры : раскачивание качелей, генерация радиоволн, весеннее таяние снегов (темные прогалины сильнее нагреваются солнцем), лесные пожары, цепные химические реакции (возгорание пороха и т. д.), атомные взрывы, эпилептические припадки, эпидемии гриппа, паника в толпе, кристаллизация в растворах, рост оврагов и др.;

¦отрицательные обратные связи , при которых обратная связь ослабляет воздействие источника на приемник воздействия.

Примеры : зрачковые рефлексы (сужение зрачка при ярком свете, расширение в темноте), увеличение потоотделения в жару, закрытие пор ("гусиная кожа") в холод; терморегуляторы в холодильниках, термостатах, кондиционерах; насыщающие пары газов, запредельное торможение мозга и др.

Следует отметить, что обратные связи играют важнейшую роль в функционировании природных и общественных систем, включая технические системы. Именно они обеспечивают регуляцию, самоподдержание, саморазвитие, выживание, приспособление систем в изменяющихся условиях среды. Наиболее велика роль в этих процессах отрицательных обратных связей, которые позволяют нейтрализовать или существенно сгладить влияние неблагоприятных воздействий среды на систему, особенно живые организмы.

Задание для самостоятельного исследования

· Выберете любую естественную систему (биологическую, химическую, физическую, географическую, экологическую и т.д.) и дайте ей характеристику с позиции ОТС.

· Как можно применить знания ОТС в туризме?

П.О. Липовко . Концепции современного естествознания. Учебник для вузов. --Ростов-на-Дону. Из-во "Феникс", 2004, с.

Берталанфи Л. фон Общая теория систем -- Критический обзор / В кн.: Исследования по общей теории систем.-- М.: Прогресс, 1969. С. 23--82. На английском языке: L. von Bertalanffy , General System Theory -- A Critical Review // «General Systems», vol. VII, 1962, p. 1--20.

Богданов А. А. Тектология: Всеобщая организационная наука.-- М.: Финансы, 2003.

(Термин «тектология» происходит от греч. фЭчфщн -- строитель, творец и льгпт -- слово, учение).

Лекторский В. А., Садовский В. Н . О принципах исследования систем // Вопросы философии, № 8, 1960, сс.67-79.

Седов Е. А . Информационно-энтропийные свойства социальных систем // Общественные науки и современность, № 5, 1993, сс.92-100. См. также: Цирель С . «QWERTY-эффекты», «Path Dependence» и закон иерархических компенсаций // Вопросы экономики, № 8, 2005, сс.19-26.

Садовский В. Н . Людвиг фон Берталанфи и развитие системных исследований в XX веке. В кн.: Системный подход в современной науке. -- М.: «Прогресс-Традиция», 2004, С.28.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

Синергетика как теория самоорганизующихся систем в современном научном мире. История и логика возникновения синергетического подхода в естествознании. Влияние этого подхода на развитие науки. Методологическая значимость синергетики в современной науке.

реферат , добавлен 27.12.2016


Возникновение и развитие науки или теории. Предмет и метод теории систем. Этапы становления науки. Закономерности систем и закономерности целеобразования. Поиск подходов к раскрытию сложности изучаемых явлений. Концепции элементаризма и целостности.

реферат , добавлен 29.12.2016


Понятие общей теории относительности - общепринятой официальной наукой теории о том, как устроен мир, объединяющей механику, электродинамику и гравитацию. Принцип равенства гравитационной и инертной масс. Теория относительности и квантовая механика.

курсовая работа , добавлен 17.01.2011


Понятие системного метода и этапы его исторического формирования. Строение и структура систем, порядок взаимодействия ее элементов, классификация и разновидности. Метод и перспективы системного исследования, назначение математического моделирования.

контрольная работа , добавлен 28.10.2009


Мир живого как система систем. Открытость - свойство реальных систем. Открытость. Неравновесность. Нелинейность. Особенности описания сложных систем. Мощное научное направление в современном естествознании - синергетика.

реферат , добавлен 28.09.2006


Системология как наука о системах. Примеры систем и их элементов. Целесообразность как назначение, главная функция, которую она выполняет. Структура системы и порядок связей между ее элементами, варианты иерархии. Примеры системного подхода в науке.

презентация , добавлен 14.10.2013


Современное понятие "открытая система". Проблема анализа целостных свойств открытых систем в зависимости от времени. Общность процессов типа 1/f (процессов типа фликкер-шума) для всех систем. Старое и новое математическое описание процессов типа 1/f.

курсовая работа , добавлен 23.11.2011


Ткань - частная система органа, состоящая из клеток и внеклеточных элементов с общей эпигеномной наследственностью. Эмбриональный гистогенез: детерминация, пролиферация, дифференциация, интеграция и адаптация клеточных систем. Общая классификация тканей.

реферат , добавлен 23.12.2012


Концепция системного подхода, анализ взаимодействия элементов данной системы между собой и с элементами надсистемы. Концепция самоорганизации объекта и ее структурные части, характерные четы и особенности. Концепция системного подхода к решению ситуации.

реферат , добавлен 24.07.2009


Характеристика основных положений общей теории химической эволюции и биогенеза А.П. Руденко. Этапы химической эволюции. Географическая оболочка земли. Понятие зональных, континентальных и океанических комплексов. Динамические и статистические законы.

Австрийский учёный-биолог, проживавший в Канаде и США, Людвиг фон Берталанфи, в 1937 году впервые выдвинул ряд идей, которые позже он объединил в одну концепцию. Он назвал её «Общая теория систем». Что же это такое? Это научная концепция изучения различных объектов, рассматриваемых в качестве системы.

Основная идея предложенной теории заключалась в том, что законы, управляющие системными объектами, - едины, одинаковы для разных систем. Справедливости ради надо сказать, что основные идеи Л. Берталанфи были заложены разными учёными, в том числе и русским философом, писателем, политическим деятелем, врачом, в своем фундаментальном труде «Тектология», написанном им в 1912 году. А.А. Богданов активно участвовал в революции, однако, во многом был не согласен с В.И. Лениным. не принял, но, тем не менее, продолжил сотрудничество с большевиками, организовав первый в тогдашней России Институт переливания крови и ставя на себе медицинский эксперимент. Он погиб в 1928 году. Мало кто знает и сегодня, что в начале двадцатого века русский учёный-физиолог В.М. Бехтерев, независимо от А.А. Богданова, описал более 20 универсальных законов в сфере психологических и социальных процессов.

Общая теория систем изучает различные виды, структуру систем, процессы их функционирования и развития, организацию компонентов структурно-иерархических уровней, и многое другое. Л. Берталанфи также исследовал так называемые открытые системы, обменивающиеся свободной энергией, веществом и информацией со средой.

Общая теория систем в настоящее время исследует такие общесистемные закономерности и принципы, как, например, гипотеза семиотической обратной связи, организационной непрерывности, совместимости, взаимодополнительных соотношений, закон необходимого разнообразия, иерархических компенсаций, принцип моноцентризма, наименьших относительных сопротивлений, принцип внешнего дополнения, теорема о рекурсивных структурах, закон расхождения и другие.

Современное состояние наук о системах многим обязано Л. Берталанфи. Общая теория систем во многом схожа по целям либо методам исследования с кибернетикой - наукой об общих закономерностях процесса управления и передачи информации в разных системах (механические, биологические или социальные); теорией информации — разделом математики, определяющим понятие информации, её законы и свойства; теорией игр, анализирующей с помощью математики конкуренцию двух или более противостоящих сил с целью получения наибольшего выигрыша и наименьшего проигрыша; теорией принятия решений, анализирующей рациональные выборы среди различных альтернатив; факторным анализом, использующим процедуру выделения факторов в явлениях со многими переменными.

Сегодня общая теория системполучает мощный импульс для своего развития в синергетике. И. Пригожин и Г. Хакен исследуют неравновесные системы, диссипативные структуры и энтропию в открытых системах. Кроме этого, из теории Л. Берталанфи выделились такие прикладные научные дисциплины, как системотехника - наука о системном планировании, проектировании, оценке и конструировании систем вида «человек-машина»; инженерная психология; теория полевого поведения исследование операций - наука об управлении компонентами экономических систем (люди, машины, материалы, финансы и другое); СМД-методология, которая была разработана Г.П. Щедровицким, его сотрудниками и учениками; теория интегральной индивидуальности В. Мерлина, основу которой составила во многом рассмотренная выше общая теория систем Берталанфи.

Существует точка зрения, согласно которой «теория систем ... относится к числу несостоявшихся наук». Этот тезис основывается на том, что теория систем строится и опирается на выводы и методы различных наук: математического анализа, кибернетики, теории графов и других. Однако, известно, что любая научная дисциплина формируется на базе уже имеющихся теоретических концепций. Общая теория систем выступает в качестве самостоятельной научной дисциплины уже потому, что, как будет показано в дальнейшем, имеет свой предмет, собственную методологию и свои методы познания. Другое дело, что целостное исследование объектов требует активного использования знаний из самых различных областей. В связи с этим общая теория систем не просто опирается на различные науки, а объединяет, синтезирует, интегрирует их в себе. В этом плане первой и главной особенностью теории систем является ее междисциплинарный характер.

Определяя предмет общей теории систем, различные научные школы видят его в неодинаковом свете. Так, известный американский ученый Дж. ван Гиг ограничивает его вопросами «структуры, поведения, процесса, взаимодействия, назначения и т.п.». По сути, предмет этой теории сводится к проектированию систем. В данном случае отмечается только одна его практически-прикладная сторона и направленность. Возникает определенный парадокс: общая теория систем признается, но ее единой теоретической концепции не существует. Она оказывается растворенной во множестве методов, применяемых для анализа конкретных системных объектов.

Более продуктивным является поиск подходов к выделению предмета общей теории систем в лице определенного класса целостных объектов, их сущностных свойств и законов.

Предмет общей теории систем составляют закономерности, принципы и методы , характеризующие функционирование, структуру и развитие целостных объектов реального мира.

Системология представляет собой специфическое направление общей теории систем, которое занимается целостными объектами, представленными в качестве объекта познания. Ее основными задачами являются:

Представление конкретных процессов и явлений в качестве систем;

Обоснование наличия определенных системных признаков у конкретных объектов;

Определение системообразующих факторов для различных целостных образований;

Типизация и классификация систем по определенным основаниям и описание особенностей различных их видов;

Составление обобщенных моделей конкретных системных образований.

Следовательно, системология составляет лишь часть ОТС. Она отражает ту ее сторону, которая выражает учение о системах как сложных и целостных образованиях. Она призвана выяснить их сущность, содержание, основные признаки, свойства и т.д. Системология отвечает на такие вопросы как: Что такое система? Какие объекты могут быть отнесены к системным? Чем обусловлена целостность того или другого процесса? и т.п. Но она не дает ответа на вопрос: Как или каким образом должны изучаться системы? Это вопрос уже системных исследований.

В самом точном смысле системное исследование представляет собой научный процесс выработки новых научных знаний, один из видов познавательной деятельности, характеризующийся объективностью , воспроизводимостью , доказательностью и точностью . Оно базируется на самых различных принципах, методах, средствах и приемах . Это исследование специфично по своей сути и содержанию. Оно является одной из разновидностей познавательного процесса, имеющей целью такую его организацию, при которой бы обеспечивалось целостное изучение объекта и получение в конечном итоге его интегративной модели. Отсюда вытекают и основные задачи системного исследования объектов. К их числу относятся:

Разработка организационных процедур познавательного процесса, обеспечивающего получение целостного знания;

Осуществление подбора о каждом конкретном случае такого набора методов, который бы позволял получить интегративную картину функционирования и развития объекта;

Составление алгоритма познавательного процесса, дающего возможность всесторонне исследовать систему.

Системные исследования базируются на соответствующей методологии , методических основах и системотехнике . Они определяют весь процесс познания объектов и явлений, имеющих системную природу. От них напрямую зависит объективность, достоверность и точность полученных знаний.

Фундаментом общей теории систем и системных исследований является методология . Она представлена комплексом принципов и способов построения и организации теоретической и практической деятельности, направленной на целостное изучение реальных процессов и явлений окружающей действительности. Методология составляет понятийно-категориальный каркас общей теории систем, включает в себя законы и закономерности структуры и функционирования, а также развития сложноорганизованных объектов, действующие причинно-следственные связи и отношения , раскрывает внутренние механизмы взаимодействия компонентов системы , ее связи с внешним миром.

Методические основы системного исследования представлены совокупностью методов и алгоритмов теоретического и практического освоения системных объектов. Методы выражены в определенных приемах, правилах, процедурах, применяемых в познавательном процессе. К настоящему времени накоплен очень большой арсенал используемых в системных исследованиях методов, которые могут быть подразделены на общенаучные и частные. К первым из них относятся методы анализа и синтеза, индукции и дедукции, сравнения, сопоставления, аналогии и другие. Ко вторым принадлежит все многообразие методов конкретных научных дисциплин, которые находят свое применение в системном познании конкретных объектов. Алгоритм исследования определяет последовательность выполнения определенных процедур и операций, обеспечивающих создание целостной модели изучаемого явления. Он характеризует основные этапы и шаги, отображающие движение познавательного процесса от его начальной точки до конечной. Методы и алгоритмы находятся в неразрывной связи друг с другом. Каждому исследовательскому этапу соответствует своя совокупность методов. Правильная и четко определенная последовательность операций, сочетающаяся с верно избранными методами, обеспечивает научную достоверность и точность полученных результатов исследования.

Системотехника охватывает проблемы проектирования, создания, эксплуатации и испытания сложных систем. Во многом она базируется на активном применении знаний из таких областей как теория вероятности, кибернетика, теория информации, теория игр и т.д. Для системотехники характерно то, что она наиболее близко подходит к решению конкретных прикладных и практических проблем, возникающих в ходе системного исследования.

Наряду с наличием собственной структуры, общая теория систем несет в себе большую научно-функциональную нагрузку. Отметим следующие функции общей теории систем:

- функция обеспечения целостного познания объектов; - функция стандартизации терминологии; - описательная функция; - объяснительная функция; - прогнозная функция .

Общая теория систем является наукой не стоящей на месте, а постоянно развивающейся. Тенденции ее развития в современных условиях просматриваются по нескольким направлениям.

Первое из них - это теория жестких систем . Такое название они получили из-за влияния физико-математических наук. Эти системы имеют прочные и устойчивые связи и отношения. Их анализ требует строгих количественных построений. Основой последних является дедуктивный метод и точно определенные правила действий и доказательств. В этом случае, как правило, речь идет о неживой природе. В то же время, математические методы все больше проникают и в другие области. Такой подход реализован, к примеру, в ряде разделов экономической теории.

Второе направление - это теория мягких систем . Системы подобного рода рассматриваются как часть мироздания, воспринимаемая как единое целое, которые способны сохранять свою сущность, несмотря на изменения, происходящие в ней. Мягкие системы могут адаптироваться к условиям окружающей среды, сохраняя при этом свои характерные особенности. Солнечная система, истоки реки, семья, пчелиный улей, страна, нация, предприятие – все это системы, составляющие элементы которых подвергаются постоянным изменениям. Системы, относящиеся к мягким, имеют собственную структуру, реагируют на внешние воздействия, но при этом сохраняют свою внутреннюю сущность и способность к функционированию и развитию.

Третье направление представлено теорией самоорганизации . Это новая развивающаяся парадигма исследования, которая связана с целостными аспектами систем. По некоторым оценкам она является самым революционизирующим подходом для общей теории систем. Под самоорганизующимися системами подразумевают самовосстанавливающиеся системы, в которых результатом является сама система. К ним относятся все живые системы. Они постоянно самообновляются посредством обмена веществ и энергии, получаемой в результате взаимодействия с внешней средой. Для них характерно то, что они поддерживают неизменность своей внутренней организации, допуская, тем не менее, временные и пространственные изменения своей структуры. Эти изменения обусловливают серьезные специфические моменты в их исследовании, требуют применения новых принципов и подходов к их изучению.

В современном развитии ОТС все отчетливее проявляется зависимость эмпирических и прикладных вопросов от этических аспектов . Разработчики конкретной системы должны учитывать возможные последствия создаваемых ими систем. Они обязаны оценивать воздействия изменений, привносимых системой, на настоящее и будущее, как самих систем, так и их пользователей. Люди строят новые заводы и фабрики, изменяют русла рек, перерабатывают лес в древесину, бумагу - и все это зачастую делается без должного учета их влияния на климат и экологию. Поэтому ОТС не может не основываться на определенных этических принципах. Мораль систем связана с той системой ценностей, которая движет разработчиком, и зависит от того, как эти ценности согласуются с ценностями пользователя и потребителя. Закономерно, что этическая сторона систем затрагивает вопросы ответственности частных предпринимателей и руководителей государственных организаций за безопасность людей, участвующих в производстве и потреблении.

Неоценимое значение приобрела общая теория систем в решении многих практических задач. Вместе с развитием человеческого общества значительно увеличился объем и сложность проблем, которые должны быть разрешены. Но сделать это с помощью традиционных аналитических подходов становиться просто невозможно. Для решения все большего числа проблем нужно широкое поле зрения, которое охватывает весь спектр проблемы, а не его небольшие отдельные части. Немыслимо представить себе современные процессы управления, планирования без прочной опоры на системные методы. Принятие любого решения строится на системе измерений и оценок, на основании которых формируются соответствующие стратегии, обеспечивающие достижение системой установленных целей. Применение общей теории систем положило начало моделированию сложных процессов и явлений, начиная от таких крупномасштабных как глобальные мировые процессы и заканчивая мельчайшими физическими и химическими частицами. С системных позиций рассматривается сегодня экономическая деятельность, оценивается эффективность деятельности и развития фирм и предприятий.

Следовательно, общая теория систем - это междисциплинарная наука, призванная в целостном виде познавать явления окружающего мира . Она формировалась в течение длительного исторического периода, а ее появление явилось отражением возникшей общественной потребности познания не отдельных сторон предметов и явлений, а создания общих, интегративных представлений о них.

Лекция 1: Основные понятия теории систем

Термины теория систем и системный анализ, несмотря на период более 25 лет их использования, все еще не нашли общепринятого, стандартного истолкования.

Причина этого факта заключается в динамичности процессов в области человеческой деятельности и в принципиальной возможности использовать системный подход практически в любой решаемой человеком задаче.

Общая теория систем (ОТС) — научная дисциплина, изучающая самые фундаментальные понятия и аспекты систем. Она изучает различные явления, отвлекаясь от их конкретной природы и основываясь лишь на формальных взаимосвязях между различными составляющими их факторами и на характере их изменения под влиянием внешних условий, при этом результаты всех наблюдений объясняются лишь взаимодействием их компонентов, например характером их организации и функционирования, а не с помощью непосредственного обращения к природе вовлечённых в явления механизмов (будь они физическими, биологическими, экологическими, социологическими, или концептуальными)

Для ОТС объектом исследования является не «физическая реальность», а «система», т.е. абстрактная формальная взаимосвязь между основными признаками и свойствами.

При системном подходе объект исследования представляется как система. Само понятие система может быть относимо к одному из методологических понятий, поскольку рассмотрение объекта исследуется как система или отказ от такого рассмотрения зависит от задачи исследования и самого исследователя.

Существует много определений системы.

1. Система есть комплекс элементов, находящийся во взаимодействии.
2. Система — это множество объектов вместе с отношениями этих объектов.
3. Система — множество элементов находящихся в отношениях или связях друг с другом, образующая целостность или органическое единство (толковый словарь)

Термины «отношение» и «взаимодействие» используются в самом широком смысле, включая весь набор родственных понятий таких как ограничение, структура, организационная связь, соединение, зависимость и т.д.

Таким образом, система S представляет собой упорядоченную пару S=(A, R), где A — множество элементов; R — множество отношений между A.

Система — это полный, целостный набор элементов (компонентов), взаимосвязанных и взаимодействующих между собой так, чтобы могла реализоваться функция системы.

Исследование объекта как системы предполагает использование ряда систем представлений (категорий) среди которых основными являются:

1. Структурное представление связано с выделением элементов системы и связей между ними.
2. Функциональные представление систем — выделение совокупности функций (целенаправленных действий) системы и её компонентов направленное на достижение определённой цели.
3. Макроскопическое представление — понимание системы как нерасчленимого целого, взаимодействующего с внешней средой.
4. Микроскопическое представление основано на рассмотрении системы как совокупности взаимосвязанных элементов. Оно предполагает раскрытие структуры системы.
5. Иерархическое представление основано на понятии подсистемы, получаемом при разложении (декомпозиции) системы, обладающей системными свойствами, которые следует отличать от её элемента — неделимого на более мелкие части (с точки зрения решаемой задачи). Система может быть представлена в виду совокупностей подсистем различных уровней, составляющую системную иерархию, которая замыкается снизу только элементами.
6. Процессуальное представление предполагает понимание системного объекта как динамического объекта, характеризующегося последовательностью его состояний во времени.

Рассмотрим определения других понятий, тесно связанных с системой и ее характеристиками.

Объект.

Объектом познания является часть реального мира, которая выделяется и воспринимается как единое целое в течение длительного времени. Объект может быть материальным и абстрактным, естественным и искусственным. Реально объект обладает бесконечным набором свойств различной природы. Практически в процессе познания взаимодействие осуществляется с ограниченным множеством свойств, лежащих в приделах возможности их восприятия и необходимости для цели познания. Поэтому система как образ объекта задаётся на конечном множестве отобранных для наблюдения свойств.

Внешняя среда.

Понятие «система» возникает там и тогда, где и когда мы материально или умозрительно проводим замкнутую границу между неограниченным или некоторым ограниченным множеством элементов. Те элементы с их соответствующей взаимной обусловленностью, которые попадают внутрь, — образуют систему.

Те элементы, которые остались за пределами границы, образуют множество, называемое в теории систем «системным окружением» или просто «окружением», или «внешней средой».

Из этих рассуждений вытекает, что немыслимо рассматривать систему без ее внешней среды. Система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия с окружением, являясь при этом ведущим компонентом этого воздействия.

В зависимости от воздействия на окружение и характер взаимодействия с другими системами функции систем можно расположить по возрастающему рангу следующим образом:

• пассивное существование;
• материал для других систем;
• обслуживание систем более высокого порядка;
• противостояние другим системам (выживание);
• поглощение других систем (экспансия);
• преобразование других систем и сред (активная роль).

Всякая система может рассматриваться, с одной стороны, как подсистема более высокого порядка (надсистемы), а с другой, как надсистема системы более низкого порядка (подсистема). Например, система «производственный цех» входит как подсистема в систему более высокого ранга — «фирма». В свою очередь, надсистема «фирма» может являться подсистемой «корпорации».

Обычно в качестве подсистем фигурирует более или менее самостоятельные части систем, выделяемые по определённым признакам, обладающие относительной самостоятельностью, определённой степенью свободы.

Компонент — любая часть системы, вступающая в определённые отношения с другими частями (подсистемами, элементами).

Элементом системы является часть системы с однозначно определёнными свойствами, выполняющие определённые функции и не подлежащие дальнейшему разбиению в рамках решаемой задачи (с точки зрения исследователя).

Понятие элемент, подсистема, система взаимопреобразуемы, система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка (метасистема), а элемент при углубленном анализе, как система. То обстоятельство, что любая подсистема является одновременно и относительно самостоятельной системой приводит к 2 аспектам изучения систем: на макро- и микро- уровнях.

При изучение на макроуровне основное внимание уделяется взаимодействию системы с внешней средой. Причём системы более высокого уровня можно рассматривать как часть внешней среды. При таком подходе главными факторами являются целевая функция системы (цель), условия её функционирования. При этом элементы системы изучаются с точки зрения организации их в единое целое, влияние на функции системы в целом.

На микроуровне основными становятся внутренние характеристики системы, характер взаимодействия элементов между собой, их свойства и условия функционирования.

Для изучения системы сочетаются оба компонента.

Структура системы.

Под структурой системы понимается устойчивое множество отношений, которое сохраняется длительное время неизменным, по крайней мере в течение интервала наблюдения. Структура системы опережает определенный уровень сложности по составу отношений на множестве элементов системы или что эквивалентно, уровень разнообразий проявлений объекта.

Связи — это элементы, осуществляющие непосредственное взаимодействие между элементами (или подсистемами) системы, а также с элементами и подсистемами окружения.

Связь — одно из фундаментальных понятий в системном подходе. Система как единое целое существует именно благодаря наличию связей между ее элементами, т.е., иными словами, связи выражают законы функционирования системы. Связи различают по характеру взаимосвязи как прямые и обратные, а по виду проявления (описания) как детерминированные и вероятностные.

Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса.

Обратные связи , в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием в развитии техники и имело исключительно важные последствия. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

Рис. — Пример обратной связи

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления. Здесь этот сигнал, содержащий информации о работе, выполненной объектом управления, сравнивается с сигналом, задающим содержание и объем работы (например, план). В случае возникновения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы принимаются меры по его устранению.

Основными функциями обратной связи являются:

1. противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);
2. компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);
3. синтезирование внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);
4. выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону. Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

Нарушение обратных связей в социально-экономических системах по различным причинам ведет к тяжелым последствиям. Отдельные локальные системы утрачивают способность к эволюции и тонкому восприятию намечающихся новых тенденций, перспективному развитию и научно обоснованному прогнозированию своей деятельности на длительный период времени, эффективному приспособлению к постоянно меняющимся условиям внешней среды.

Особенностью социально-экономических систем является то обстоятельство, что не всегда удается четко выразить обратные связи, которые в них, как правило, длинные, проходят через целый ряд промежуточных звеньев, и четкий их просмотр затруднен. Сами управляемые величины нередко не поддаются ясному определению, и трудно установить множество ограничений, накладываемых на параметры управляемых величин. Не всегда известны также действительные причины выхода управляемых переменных за установленные пределы.

Детерминированная (жесткая) связь, как правило, однозначно определяет причину и следствие, дает четко обусловленную формулу взаимодействия элементов. Вероятностная (гибкая) связь определяет неявную, косвенную зависимость между элементами системы. Теория вероятности предлагает математический аппарат для исследования этих связей, называемый «корреляционными зависимостями».

Критерии — признаки, по которым производится оценка соответствия функционирования системы желаемому результату (цели) при заданных ограничениях.

Эффективность системы — соотношение между заданным (целевым) показателем результата функционирования системы и фактически реализованным.

Функционирование любой произвольно выбранной системы состоит в переработке входных (известных) параметров и известных параметров воздействия окружающей среды в значения выходных (неизвестных) параметров с учетом факторов обратной связи.

Рис. — Функционирование системы

Вход — все, что изменяется при протекании процесса (функционирования) системы.

Выход — результат конечного состояния процесса.

Процессор — перевод входа в выход.

Система осуществляет свою связь со средой следующим образом.

Вход данной системы является в то же время выходом предшествующей, а выход данной системы — входом последующей. Таким образом, вход и выход располагаются на границе системы и выполняют одновременно функции входа и выхода предшествующих и последующих систем.

Управление системой связано с понятиями прямой и обратной связи, ограничениями.

Обратная связь — предназначена для выполнения следующих операций:

• сравнение данных на входе с результатами на выходе с выявлением их качественно-количественного различия;
• оценка содержания и смысла различия;
• выработка решения, вытекающего из различия;
• воздействие на ввод.

Ограничение — обеспечивает соответствие между выходом системы и требованием к нему, как к входу в последующую систему — потребитель. Если заданное требование не выполняется, ограничение не пропускает его через себя. Ограничение, таким образом, играет роль согласования функционирования данной системы с целями (потребностями) потребителя.

Определение функционирования системы связано с понятием «проблемной ситуации», которая возникает, если имеется различие между необходимым (желаемым) выходом и существующим (реальным) входом.

Проблема — это разница между существующей и желаемой системами. Если этой разницы нет, то нет и проблемы.

Решить проблему — значит скорректировать старую систему или сконструировать новую, желаемую.

Состоянием системы называется совокупность существенных свойств, которыми система обладает в каждый момент времени.

Приведенные выше закономерности образования и функционирования систем позволяют сформулировать ряд основных принципов общей теории систем и системной динамики.

1. Любая система выступает как триединство цели, функции и структуры. При этом функция порождает систему, структура же интерпретирует ее функцию, а иногда и цель.

В самом деле, даже внешний вид предметов нередко свидетель­ствует об их предназначении. В частности, нетрудно догадаться о том, что карандаш используется для рисования и письма, а линейка для измерений и графических работ.

2. Система (целое) - больше, чем сумма образующих ее ком­понентов (частей), поскольку обладает эмерджентным (неаддитивным) интегральным свойством, отсутствующим у ее элементов.

Эмерджентность наиболее ярко проявляется, например, при получении органами чувств человека какой-либо информации из окружающей его среды. Если глаза воспринимают примерно 45 % информации, а уши - 15 %, то вместе - не 60 %, а 85 %. Именно в результате появления нового качества люди создают малые группы и большие сообщества: семью - для рождения здоровых детей и их полноценного воспитания; бригаду - для производительной работы; политическую партию - для прихода к власти и ее удер­жания; государственные институты - для повышения жизнеспо­собности нации.

3. Система не сводится к сумме своих компонентов и элемен­тов. Поэтому любое ее механическое расчленение на отдельные части приводит к утрате существенных свойств системы.

4. Система предопределяет природу ее частей. Появление в системе инородных частей завершается либо их перерождением или отторжением, либо гибелью самой системы.

5. Все компоненты и элементы системы взаимосвязаны и взаи­мозависимы. Воздействие на одну часть системы всегда сопровож­дается реакцией со стороны других.

Данное свойство систем необходимо не только для повышения их устойчивости и стабильности, но и для наиболее экономного сохранения живучести. Не секрет, что люди, допустим, с ослаб­ленным зрением, как правило, лучше слышат, а лишенные каких-либо талантов - обладают более терпимым характером.

6. Система и ее части непознаваемы вне своего окружения, которое целесообразно делить на ближнее и дальнее. Связи внутри системы и между нею и ближним окружением всегда более существеннее всех остальных.

1.15. Управление – свойство человеческого общества

Управление существовало на всех этапах развития человеческого общества, т.е. управление внутренне присуще обществу и является его свойством. Это свойство имеет всеобщий характер и вытекает из системной природы общества, из общественного коллективистского труда людей, из необходимости общаться в процессе труда и жизни, обмениваться продуктами своей материальной и духовной деятельности – акад. В.Г.Афанасьев.

Управление можно определить как специфическую функцию, которая возникает одновременно с организацией предприятия и является своеобразным инструментом этой организации. В данном случае под управлением понимают целенаправленное воздействие на объекты, обеспечивающее достижение заранее заданных конечных результатов. Учет общих законов и принципов управления на производстве является важным условием повышения уровня безопасности и совершенствования условий труда. Знание основных положений управления безопасностью труда необходимо всем руководителям и специалистам.

Контрольные вопросы

1. Управление как система

2. Сущность управления

3. Анализ, синтез, индукция, дедукция - как формы логического мышления

4. Абстракция и конкретизация – необходимые элементы для принятия решений

5. Что понимается под системой и ее особенности

6. Классификация систем по природе

7. Классификация систем по составу

8. Классификация систем по степени воздействия с окружающей средой

9. Классификация систем по сложности

10. Классификация систем по изменчивости

11. Компоненты системы

12. Структура системы и обобщенная структура

13. Морфология, состав и функциональная среда системы

14. Состояние системы и две ее особенности

15. Процесс функционирования системы. Принцип Ле Шателье - Брауна и его применимость к характеристике стабильности системы

16. Понятия кризис, катастрофа, катаклизм

17. Самоуправляемые системы

18. Шесть основных принципов общей теории систем и системной динамики

19. Управление- свойство человеческого общества

МЕТОДОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОСТИ

Опасность и безопасность

Опасность – это процессы, явления, предметы, оказывающие негативное влияние на жизнь и здоровье людей. Все виды опасностей разделяют на физические, химические, биологические и психофизические (социальные).

Безопасность – это состояние деятельности, при которой с определенной вероятностью исключаются потенциальные опасности, влияющие на здоровье человека. Безопасность следует понимать как комплексную систему мер по защите человека и среды обитания от опасностей, формируемых конкретной деятельностью.

Опасности, создаваемые деятельностью человека, имеют два важных для практики качества: они носят потенциальный характер (могут быть, но не приносить вреда) и имеют ограниченную зону воздействия.

Источниками формирования опасностей являются:

Сам человек как сложная система «организм – личность», в которой неблагоприятная для здоровья человека наследственность, физиологические ограничения возможностей организма, психологические расстройства и антропометрические показатели человека бывают непригодны для реализации конкретной деятельности;

Процессы взаимодействия человека и элементов среды обитания.

Опасности могут быть реализованы в форме травмы или заболеваний только в том случае, если зона формирования опасности (ноксосфера) пересекается с зоной деятельности человека (гомосфера). В производственных условиях – это рабочая зона и источник опасности, т.е. один из элементов производственной среды (рис 2.1.)

Рис.2.1. Формирование области действия опасности на человека в производственных условиях

Опасность и безопасность являются противоположными событиями и сумма вероятностей этих событий равна единице. Вероятность безопасности труда под влиянием управляющих воздействий асимптотически приближается к единице. Поэтому изменяемость уровней опасности и безопасности труда можно рассматривать как объективную предпосылку управления.

Собственно управление безопасностью и состоит в оптимизации деятельности по критериям управления, которая должна соответствовать требованиям реальности, предметности, количественной определенности и контролируемости. Такая цель может быть достигнута лишь системой мероприятий, направленных на обеспечение заданного уровня безопасности.

2.2. Классификация и характеристики опасностей

Опасности могут классифицироваться по разным признакам (рис.2.2).

Рис.2.2. Виды опасностей

По среде возникновения различают природные, техногенные, социальные и экономические опасности. Первые три могут привести к ущербу для жизни и здоровья человека прямо либо косвенно через ухудшение качества его жизни.

Опасности могут рассматриваться для различных объектов (по масштабу) (рис.2.2). Например, опасные природные явления для человека: сильные морозы, жара, ветер, наводнения. Человек приспособился к ним, создав необходимые системы защиты.

Опасными для объектов техносферы являются землетрясения и другие опасные природные явления.

Опасности реализуются в форме опасных явлений, негативных сценариев развития, нестабильности условий экономической деятельности.

Источник опасности – это процесс, деятельность или состояние окружающей среды, способные реализовать опасность.

По источнику опасности можно выделить:

Опасности территории – сейсмоопасные области, зоны затопления, места захоронения отходов, промплощадки и производственные корпуса, промышленные зоны, зоны военных действий, районы размещения потенциально опасных объектов (например, 30-километровая зона вокруг АЭС) и др.

Опасности вида и сферы деятельности.

Похожая информация.