Системы и закономерности их функционирования (стр. 6 из 10)
Спочатку визначення системи включало елементи та зв’язки (відношення) між ними (Берталанфі). Пізніше до визначення увійшло поняття цілі функціонування системи (Ф.Є.Тьомніков): “система – організована множина” (ціль з’являється при розкритті поняття організована). Далі до визначення почали включати спостережника, тобто суб’єкт, що представляє певний об’єкт у вигляді системи. На залежність представлення об’єкта як системи від суб’єкта вказував ще У.Р.Ешбі.
З урахуванням всіх викладених міркувань можна в самому широкому значенні визначити, що система - це сукупність взаємодіючих між собою відносно елементарних структур або процесів, об'єднаних в ціле виконанням деякої загальної функції, що не зводиться до функцій її компонентів. Ознаки системи:
1) взаємодіє із середовищем та іншими системами як єдине ціле;
2) складається з ієрархії підсистем більш низьких рівнів;
3) є підсистемою для систем більш високого порядку;
4) зберігає загальну структуру взаємодії елементів при змінах зовнішніх умов і внутрішнього стану.
1.2.2. Основні характеристики системи
На перших етапах системного аналізу важливо вміти відокремити систему від середовища, з котрою система взаємодіє. Іноді навіть визначення систем, що використовуються на початкових етапах дослідження певної системи, базуються на відокремлені системи від середовища. Частковим випадком відокремлення системи із середовища є її визначення через входи та виходи:
Система – об’єкт, що характеризується певним складом елементів, структурою їх зв’язків, параметрами та має хоча б один вхід та один вихід, котрі забезпечують зв’язок (взаємодію) із зовнішнім середовищем, і характеризується законами поведінки й змінює поведінку при наявності дій керування.
Складність взаємодії із зовнішнім середовищем відображено у визначенні В.Н.Садовського та Е.Г.Юдіна: ”…2) вона утворює особливу єдність із середовищем; 3) як правило, будь-яка система, що досліджується, представляє собою елемент системи більш високого порядку; 4) елементи будь-якої системи, що досліджується, звичайно є системами більш низького порядку”.
Це визначення є основою закономірності комунікативності (див. п.1).
Тоді зовнішньому середовищу відповідає визначення: “… середовище є сукупність усіх об’єктів, зміна властивостей котрих впливає на систему, а також тих об’єктів, властивості котрих змінюються в результаті поведінки системи”.
Виокремлює систему із середовища спостережник, котрий відокремлює елементи, що включаються до системи, від інших, тобто від середовища, у відповідності із цілями дослідження або попереднього уявлення щодо проблемної ситуації.
При цьому можливими є три варіанти відношення спостережника до системи:
1. Може віднести себе до середовища та представити систему як повністю ізольовану від середовища.
2. Може включити себе до системи й моделювати її із врахуванням свого впливу та впливу системи на свої уявлення щодо неї (ситуація характерна для економічних систем).
3. Може відокремити себе і з системи, і з середовища, враховуючи цей факт при моделюванні.
Загальною для всіх систем є наявність певних вхідних змінних, які перетворюються в ній відповідно до її функцій у вихідні змінні (див. схему рис. 1.8). Це перетворення система здійснює послідовними і паралельними операціями в багатьох своїх частинах-підсистемах, які взаємодіють між собою по каналах зв'язку.
Рис. 1.8. Система і її символічне уявлення (по Дж. Мілсуму, 1968)
Найбільш загальна характеристика будь-якої системи полягає в описі всієї сукупності значень величин, що визначають її поведінку. Такий опис може мати форму таблиці, сімейства графіків або просторів станів системи. Остання форма найбільш зручна для адекватного представлення складних систем з їх численними взаємними впливами і чинниками, котрі утворюють координати системи і є незалежними змінними, що визначають стан системи і його зміни. У просторі станів системи кількість незалежних змінних є числом міри її свободи.
Істотною характеристикою системи є міра її організованості. Організованість або впорядкованість системи визначається мірою її відхилення від максимально неврегульованого стану системи молекул, що знаходиться в термодинамічній рівновазі. Таке визначення дає можливість ввести кількісні оцінки рівня організації, використовуючи показники ентропії по формулі К. Шеннона (Shannon, 1948):
,де Н - ентропія даної системи, Нm - ентропія системи молекул при термодинамічній рівновазі, а значення R можуть коливатися від 0 для абсолютно неорганізованої системи до 1 - для гранично високоорганізованої.
Висота організації системи забезпечується головним чином мірою різноманітності її елементів і зв'язків між ними, а також їх множинністю, тобто достатньою структурною і функціональною складністю системи. Як випливає з наведеної формули, перехід до більш високого рівня організації системи означає зменшення її ентропії, тобто накопичення негентропії. Звідси необхідність надходження енергії ззовні - щоб підвищити організованість системи. Найбільш високоорганізовані в цьому відношенні системи, а це біологічні системи, включають в себе взаємопов'язані цикли ендо- і екзотермічних процесів, які забезпечують надходження енергії в систему для подальшого підвищення її організації. Такі самоорганізовані системи нагромаджують негентропію системи за рахунок поглиблення ентропії в навколишньому середовищі. Самоорганізація тісно пов'язана з властивостями самонавчання системи (А. Г. Івахненко, 1963).
Одна з кардинальних проблем системного підходу складається у виборі критеріїв для класифікації систем. Від цього залежить, зокрема, формулювання принципів виокремлення живих систем по їх особливих властивостях і визначення їх місця серед інших систем природи. Такими об'єктивними критеріями, природно, повинні бути основні характеристики систем, що дозволяють об'єднувати їх у відповідні класи. З.Бір (1963) запропонував характеризувати системи передусім по двох основних показниках:
· складність структури: системи поділяються на
1) прості динамічні;
2) складні, що піддаються опису;
3) дуже складні.
· міра визначеності функціонування: системи поділяються на
1) детерміновані;
2) стохастичні.
1.2.3. Елемент як системне поняття
Поняття "елемент" є одним з фундаментальних в загальній теорії систем (ЗТС) - системології. Воно походить від латинського "Elementarius" і має значення: початковий, простий, найпростіший, кінцевий, неподільний. Вперше поняття "елемент" зустрічається, мабуть, у Арістотеля в його роботі "Метафізика".
Згідно ЗТС будь-яка система (позначимо її як S), незалежно від її природи і призначення, а також від свідомості суб'єкта (експерта), існує тільки в структурованій формі. Структурованість виступає як загальна властивість матерії - її атрибута. Саме властивість структурованості, а отже, і ділимості цілісної системи S на частини
приводить до появи компонент-підсистем 
і елементів 
У цілеспрямовано діючих системах будь-який компонент
цілого характеризується як поведінкою, так і будовою. У тих випадках, коли при моделюванні розглядається (досліджується) і поведінка () і будова (), компонент 
визначається як підсистема системи . Якщо ж розгляду підлягає тільки поведінка компонента 
, то його визначають як елемент 
де Е - комплект елементів, що виступає носієм системи . Таким чином, суть компонента "підсистема" дуальна. Для вище розташованих компонент 
підсистема виступає як елемент, а для нижче розташованих - як система.У системології поняття "елемент" трактується двояко - як абсолютна і як відносна категорії. Абсолютне поняття елемента визначається фізико-хімічним підходом, відносне - системологічним.
Поняття абсолютного елемента
пов'язане з визначенням початкового мінімального компонента системи , тобто такої її частини, яка зберігає основні властивості початкової цілісної системи . При такому підході, назвемо його молекулярним, поняття "елемент" включає в себе і фіксує істотні властивості цілісної системи .Поняття відносного елемента
( 
) пов'язане з рівнем пізнання початкової цілісної системи . При цьому елемент розглядається як системна категорія, що залежить від "погляду" і "відношення" до нього суб'єкта (дослідника, експерта). При такому підході до визначення елемента 
, назвемо його системологічним, компонент є елементом ( 
) тільки в рамках даного розгляду на виділеному рівні аналізу. Для системологічного підходу поняття елемента, як відносної категорії, може бути сформульовано таким чином.