Контрольная работа по "Системному анализу"

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И  НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО  ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

СЕРВИСА И ЭКОНОМИКИ»

 

 

 

Контрольная работа по дисциплине:

Системный анализ

 

 

 

        Работу выполнила студентка 2 курса

  

                                                                  Работу проверил: ______________

 

 

 

 

 

Красное село

2013

 

Содержание

  

 

Задание №1

Л. фон  Берталанфи

ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ

1. ВОЗНИКНОВЕНИЕ МЕЖДИСЦИПЛИНАРНЫХ  ТЕОРИИ

Мотивы, ведущие к выдвижению идеи общей теории систем, можно суммировать  в следующих нескольких положениях.

1. До последнего времени область  науки как номотетической деятельности, то есть деятельности, направленной на установление объясняющей и предикативной системы законов, практически отождествлялась с теоретической физикой. Лишь несколько попыток создания систем законов в нефизических областях получили общее признание, биолог в этой связи прежде всего вспомнит генетику. Тем не менее в последнее время биологические, бихевиоральные и социальные науки нашли свою собственную базу, и поэтому стала актуальной проблема, возможно ли распространение научных концептуальных схем на те области и проблемы, где приложение физики является недостаточным или вообще неосуществимым.

2. В биологических, бихевиоральных  и социологических областях имеются  кардинальные проблемы, которые  игнорировались в классической  науке или, скорее, просто не  стали предметом ее рассмотрения. Если мы посмотрим на живой организм, то сможем наблюдать удивительный порядок, организацию, постоянство в непрерывном изменении, регулирование и явную телеологию. Подобно этому в человеческом поведении, если даже мы будем придерживаться строго бихевиористической точки зрения, мы не сможем не заметить целенаправленности, стремления к определенным целям. Тем не менее такие понятия, как организация, направленность, телеология и т. д., не использовались в классической системе науки. В так называемом механистическом мировоззрении, опирающемся на классическую физику, они рассматривались фактически как иллюзорные или метафизические. Для биолога, однако, это означало, что как раз специфические проблемы живой природы оказались вне законной области науки.

3. Охарактеризованное положение было тесно связано со структурой классической науки. Последняя занималась главным образом проблемами с двумя переменными (линейными причинными рядами, одной причиной и одним следствием) или в лучшем случае проблемами с несколькими переменными. Классическим примером этого служит механика. Она дает точное решение проблемы притяжения двух небесных тел — Солнца и планеты и благодаря этому открывает возможность для точного предсказания будущих расположений звезд и даже существования до сих пор не открытых планет. Тем не менее уже проблема трех тел в механике в принципе неразрешима и может анализироваться только методом приближений. Подобное же положение имеет место и в более современной области физики — атомной физике . Здесь также проблема двух тел, например протона и электрона, вполне разрешима, но, как только мы касаемся проблемы многих тел, снова возникают трудности. Однонаправленная причинность, отношения между причиной и следствием, двумя или небольшим числом переменных—все эти механизмы действуют в широкой области научного познания. Однако множество проблем, встающих в биологии, в бихевиоральных и социальных науках, по существу, являются проблемами со многими переменными и требуют для своего решения новых понятийных средств. Уоррен Уивер, один из основателей теории информации, выразил эту мысль в часто цитируемом положении. Классическая наука, утверждал он, имела дело либо с линейными причинными рядами, то есть с проблемами двух переменных, либо с проблемами, относящимися к неорганизованной сложности. Последние могут быть разрешены статистическими методами и в конечном счете вытекают из второго начала термодинамики. В современной же физике и биологии повсюду возникают проблемы организованной сложности, то есть взаимодействия большого, но не бесконечного числа переменных, и они требуют новых понятийных средств для своего разрешения .

4. Сказанное выше не является  метафизическим, или философским,  утверждением. Мы не воздвигаем  барьер между неорганической  и живой природой, что, очевидно, было бы неразумно, если иметь в виду различные промежуточные формы, такие, как вирусы, нуклеопротеиды и самовоспроизводящиеся элементы вообще, которые определенным образом связывают эти два мира. Точно так же мы не декларируем, что биология в принципе «несводима к физике», что было бы неразумно ввиду колоссальных достижений в области физического и химического объяснения жизненных процессов. Подобным же образом у нас нет намерения установить барьер между биологией и бихевиоральными и социальными науками. И все же это не устраняет того факта, что в указанных областях мы" не имеем подходящих понятийных средств для объяснения и предсказания, подобных тем, какие имеются в физике и в ее различных приложениях.

5. По-видимому, существует настоятельная  потребность в распространении средств науки на те области, которые выходят за рамки физики и обладают специфическими чертами биологических, бихевиоральных и социальных явлений. Это означает, что должны быть построены новые понятийные модели. Каждая наука является в широком смысле слова моделью, то есть понятийной структурой, имеющей целью отразить определенные аспекты реальности. Одной из таких весьма успешно действующих моделей является система физики. Но физика — это только одна модель, имеющая дело с определенными аспектами реальности. Она не может быть монопольной и не совпадает с самой реальностью, как это предполагали механистическая методология и метафизика. Она явно не охватывает все аспекты мира и представляет, как об этом свидетельствуют специфические проблемы в биологии и бихевиоральных науках, некоторый ограниченный аспект реальности. Вероятно, возможно "введение других моделей, имеющих дело с явлениями, находящимися вне компетенции физики. 
Все эти рассуждения носят весьма абстрактный характер. Поэтому, по-видимому, следует ввести некоторый личный момент, рассказав, как автор данной работы пришел к проблемам такого рода. 
40 лет назад, когда я начал карьеру ученого, биология была вовлечена в спор между механицизмом и витализмом. Механистическая точка зрения, по существу, заключалась в сведении живых организмов к частям и частичным процессам, организм рассматривался как агрегат клеток, клетки—как агрегат коллоидов и органических молекул, поведение—как сумма безусловных и условных рефлексов и т. д. Проблемы организации этих частей для сохранения жизнеспособности организма, проблемы регулирования после нарушений и тому подобные в то время либо полностью обходились, либо в соответствии с виталистической концепцией, объяснялись только действием таких факторов, как душа или аналогичные ей маленькие домовые, обитающие в клетке или организме, что, очевидно, было не чем иным, как провозглашением банкротства науки. В этих условиях я был вынужден стать защитником так называемой организмической точки зрения. Суть этой концепции можно выразить в одном предложении следующим образом: организмы суть организованные явления, и мы, биологи, должны проанализировать их в этом аспекте. Я пытался применить эту организмическую программу в различных исследованиях по метаболизму, росту и биофизике организма. Одним из результатов, полученных мною, оказалась так называемая теория открытых систем и состояний подвижного равновесия, которая, по существу, является расширением обычной физической химии, кинетики и термодинамики. Оказалось, однако, что я не смог остановиться на однажды избранном пути и был вынужден прийти к еще большей генерализации, которую я назвал общей теорией систем. Эта идея относится к весьма давнему времени—я выдвинул ее впервые в 1937 году на семинаре по философии, проходившем под руководством Чарлза Морриса в Чикагском университете. Но в то время теоретическое знание, как таковое, пользовалось плохой репутацией в биологии, и я опасался того, что математик Гаусс однажды называл «крикливостью, или Boeotians». Поэтому я спрятал свои наброски в ящик стола, и только после войны впервые появились мои публикации по этой теме. 
Затем произошло нечто интересное и удивительное. Оказалось, что в изменившемся интеллектуальном климате стали модными построения моделей и абстрактные обобщения. Более того, значительное число ученых размышляли в том же направлении, что и я. В результате общая теория систем в конечном счете оказалась не изолированной концепцией и не личной идиосинкразией автора, как я полагал первое время, а скорее одной из многих в группе параллельно развивающихся теорий.

Разумеется, вышеперечисленные максимы  могут быть сформулированы различными способами и в различных терминах. В принципе, однако, они выражают точку зрения наиболее передовых мыслителей нашего времени и общую платформу теоретиков системного исследования. Читатель может, например, сопоставить наше понимание общей теории систем с представлением этой теории Рапопортом и Хорватом , которые в блестящей форме дали собственное толкование задач теории систем и тем самым хорошо продемонстрировали общее согласие в этом отношении. 
В настоящее время имеется ряд новых научных областей, стремящихся к осуществлению вышеуказанных целей. Мы кратко перечислим их.

(1) Кибернетика, базирующаяся на  принципе обратной связи, или  круговых причинных цепях, и вскрывающая механизмы целенаправленного и самоконтролируемого поведения.

(2) Теория информации, вводящая  понятие информации как некоторого  количества, измеряемого посредством выражения, изоморфного отрицательной энтропии в физике, и развивающая принципы передачи информации.

(3) Теория игр, анализирующая  в рамках особого математического  аппарата рациональную конкуренцию  двух или более противодействующих  сил с целью достижения максимального выигрыша и минимального проигрыша.

(4) Теория решений, анализирующая аналогично теории игр рациональные выборы внутри человеческих организаций, основываясь на рассмотрении данной ситуации и ее возможных исходов.

(5) Топология, или реляционная  математика, включающая неметрические  области, такие, как теория сетей и теория графов.

(6) Факторный анализ, то есть  процедуры изоляции— посредством  использования математического анализа — факторов в многопеременных явлениях в психологии и других научных областях.

(7) Общая теория систем в узком  смысле, пытающаяся вывести из  общего определения понятия «система», как комплекса взаимодействующих компонентов, ряд понятий, характерных для организованных целых, таких, как взаимодействие, сумма, механизация, централизация, конкуренция, финальность и т. д., и применяющая их к конкретным явлениям.

Поскольку теория систем в широком смысле является по своему характеру фундаментальной основополагающей наукой, она имеет свой коррелят в прикладной науке, иногда выступающий под общим названием науки о системах, или системной науки (Systems Science). Это научное движение тесно связано с современной автоматикой. В общем плане следует различить в науке о системах следующие области.

Системотехнику (Systems Engineering), то есть научное планирование, проектирование, оценку и конструирование  систем человек— машина.

Исследование  операций (Operations research), то есть научное  управление существующими системами  людей, машин, материалов, денег и  т. д.

Инженерную  психологию (Human Engineering), то есть анализ приспособления систем и прежде всего  машинных систем, для достижения максимума эффективности при минимуме денежных и иных затрат. 
Очень простой пример, свидетельствующий о необходимости изучения систем человек — машина, — это полет на самолете. Всякий, кто пересекал континенты на реактивном самолете, летящем с огромной скоростью, и кто вынужден был проводить среди толпы в аэропорту бесполезные часы в ожидании, может легко понять, что современная техника, используемая в воздушных, путешествиях, превосходна, в то время как «организационная» техника все еще находится на примитивном уровне. 
Хотя в только что названных научных дисциплинах имеется много общего, в них, однако, используются различные понятийные средства. В системотехнике, например, применяются кибернетика и теория информации, а также общая теория систем. В исследовании операций используются методы линейного программирования и теории игр. Инженерная психология, занимающаяся анализом способностей, психологических ограничений и вариабильности человеческих существ, широко использует средства биомеханики, промышленной психологии, анализ человеческих факторов и т. д.

В настоящей  статье мы не ставим перед собой  цель охарактеризовать прикладную науку  о системах; интересующемуся читателю рекомендуем великолепный учебник  по системотехнике Холла . Нам лишь важно иметь в виду, что системный подход, как некоторая новая концепция в современной науке, имеет параллель в технике. Системный подход в науке нашего времени стоит в таком же отношении к так называемой механистической точке зрения, в каком системотехника находится к традиционной физической технологии.

Все перечисленные теории имеют определенные общие черты.

Во-первых, они сходятся в том, что необходимо как-то решать проблемы, характерные  для бихевиоральных и биологических  наук и не имеющие отношения к  обычной физической теории. 
Во-вторых, эти теории вводят новые по сравнению с физикой понятия и модели, например обобщенное понятие системы, понятие информации, сравнимое по значению с понятием энергии в физике. 
В-третьих, эти теории, как указывалось выше, имеют дело преимущественно с проблемами со многими переменными. 
В-четвертых, вводимые этими теориями модели являются междисциплинарными по своему характеру, и они далеко выходят за пределы сложившегося разделения науки. Например, если вы внимательно просмотрите ежегодники Общества исследований в области общей теории систем («General Systems»), вы легко обнаружите следующее немаловажное обстоятельство: сходные и даже тождественные по своей структуре рассуждения применяются к явлениям самых различных видов и уровней — от сетей химических реакций в клетке до популяций животных, от электротехники до социальных наук. Аналогичным образом основные понятия кибернетики вытекают из определенных специальных областей современной техники, однако, начав с простейшего случая термостата, который на основе обратной связи поддерживает определенную температуру, и переходя дальше к сервомеханизмам и автоматике в современной технике, мы обнаруживаем, что подобные же схемы применимы ко многим биологическим явлениям регулирования или поведения. Более того, во многих случаях имеется формальное соответствие, или изоморфизм, общих принципов и даже специальных законов. Одно и то же математическое описание может применяться к самым различным явлениям. Из этого, в частности, вытекает, что общая теория систем, помимо всего прочего, облегчает также научные открытия: ряд принципов может быть перенесен из одной области в. другую без необходимости дублирования работы, как это часто происходило в науке прошлого. 
В-пятых и, может быть, самое важное—такие понятия, как целостность, организация, телеология и направленность движения или функционирования, за которыми в механистической науке закрепилось представление как о ненаучных или метафизических, ныне получили полные права гражданства и рассматриваются как чрезвычайно важные средства научного анализа. В настоящее время мы располагаем концептуальными и в некоторых случаях даже материальными моделями, способными воспроизводить основные свойства жизни и поведения.