Общая теория систем

     Постоянство действий в ответ на определённое внешнее воздействие является целью данной системы. Следовательно, цель определяет направление действий системы. Любые системы отличаются постоянством своих действий и отличаются друг от друга свой целенаправленностью (предназначенностью для чего-то конкретного). Нет системы «вообще», есть всегда конкретные системы для каких-то определённых целей. Любой объект нашего Мира отличается от другого только своей целью, предназначенностью для чего-то. Системы специально строятся под определённые цели. У разных систем разные цели и именно они определяют различие между системами[4].

     Отсюда же обратный вывод – если есть какая-либо система, значит у неё есть цель. Мы не всегда понимаем цели у тех или иных систем, но они (цели) всегда есть у любых систем. Мы не можем сказать, для чего нужен, например, атом водорода, но не можем отрицать, что он нужен для создания полимерных органических цепочек, или, например, для образования молекулы воды. Во всяком случае, если нам нужно построить молекулу воды, то кроме атома кислорода мы обязаны взять два атома именно водорода, а не углерода или какого-либо другого элемента. Мы также не можем отрицать, что, например, звёзды типа Солнца предназначены для синтеза ядер атомов вплоть до железа, а другие звёзды, способные взрываться по типу сверхновых, предназначены для выработки более тяжелых ядер. Во всяком случае, именно таким путём в нашем Мире были получены все атомы с атомным весом тяжелее водорода. Для образования из атомов водорода всех остальных более тяжелых атомов в том количестве, которое сегодня существует в нашем Мире, нет лучшего механизма, чем звёзды. А планеты нужны для «выращивания» на них сложных объектов, включая живые объекты. Всё это, может быть и спорно, но невозможно доказать и обратное.

      Мы не всегда отдаём себе отчёт о долженствовании объектов. Ну, летит себе фотон в пространстве, ну и пусть себе летит. Он никому и ничему ничего не должен, какая у него может быть цель? Но если мы измерим его параметры, то увидим, что у него постоянная длина волны (цвет), которая полностью соответствует его энергии. При этом она не меняется на протяжении миллиардов лет, если на него не воздействует что-то извне. И если вдруг длина волны начнёт меняться, то мы начнём искать причину этого изменения, потому что она должна быть именно такой, чтобы соответствовать его энергии, и никакой другой. Но если данный фотон должен иметь постоянно именно эту длину волны и у него именно эта длина волны, а не другая, значит у него есть цель – сохранять эту длину волны. И если это ему удаётся, он является системой, которая полностью соответствует заданной ему цели[4].

     Следовательно, цель определяет систему. Цель – это системоопределяю-щий фактор. Есть цель – есть система, нет цели – нет системы. Любая система всегда предназначена для чего-либо одного и конкретного, существует для какой-либо цели.

      Цель гемоглобина – захват кислорода в лёгких и отдача его в тканях. Но у того же гемоглобина нет цели, например, секретировать адреналин, развивать давление, или переносить мочевину, поскольку он создан и построен специально для переноса кислорода и только для этой цели. В гемоглобине теплокровных атомы железа играют основную газотранспортную роль, а у некоторых моллюсков эту же роль не менее успешно играют атомы меди.

      Системой может быть только такая группа элементов, у которой результат их общего взаимодействия отличается от результатов действия каждого из этих элементов в отдельности. Он может отличаться как качественно, так и количественно. У кучи песка масса больше, чем масса отдельной песчинки (отличие количественное). У комнаты, стены которой построены из кирпичей, есть свойство ограничивать объём пространства, чего нет у отдельных кирпичей (отличие качественное).

      Любая система всегда предназначена для какой-либо цели, но всегда у неё эта цель одна и та же. Гемоглобин всегда предназначен только для переноса кислорода, автомобиль для перевозок, а соковыжималка для выжимания сока из фруктов. Это постоянство цели обязывает любые системы действовать всегда для достижения одной и той же, но им предназначенной цели.

        Автомобиль предназначен для перевозок, калькулятор – для вычислений, а фонарь – для освещения. Система внешнего газообмена предназначена для обмена метаболических газов между окружающей атмосферой и кровью. Насосные системы системы кровообращения (правый и левый желудочки сердца) – для перекачки крови, мочевыделительная система – для нормализации водно-солевого обмена, система стабилизации артериального давления – для сохранения АД на постоянном уровне, и т.д.

       Но цель перевозки нужна не автомобилю, а кому-то или чему-то внешнему по отношению к нему. Автомобилю нужна только его способность выполнять эту цель, чтобы выполнить её. Цель перекачивать кровь желудочком сердца нужна не желудочку, а другим тканям организма. Желудочку сердца нужна только способность выполнять эту цель. Целью является необходимость для чего-то внешнего в чём-то, а данная система только лишь выполняет это, обслуживая это внешнее. Следовательно, цель системе ставится извне, а от системы требуется только способность выполнять эту цель. Этим внешним является другая система или системы, потому что Мир заполнен только системами.

       Протез руки предназначен для той же цели, что и своя «родная» рука. Другое дело, что сегодня протезы ещё далеки от совершенства. Но если сделать полноценный протез руки, который был бы таким же гибким, ловким и сильным, как своя рука, плюс к этому ещё и обладал бы тактильной и прочей чувствительностью, то для инвалида было бы совершенно безразлично, «родная» ли у него рука или протезная. Главное, это чтобы протезная рука полностью соответствовала цели, для которой рука существует. И эта цель нужна не руке, а владельцу этой руки[4].

        Если между тем, что должен и что может делать данный объект есть полное соответствие, этот объект (или группа элементов) является системой для выполнения данной цели (предназначенность для данной цели данной группы элементов). Если этого соответствия нет, то по отношению к данной цели эта группа элементов является случайным набором элементов (не системой). Хотя по отношению к другой цели эта группа элементов может быть системой, если по отношению к ней это соответствие соблюдается. Цель объединяет группу элементов в систему. Поэтому определение системы можно представить в следующем виде – «Система – это набор взаимодействующих элементов, которые могут выполнить одну общую определённую цель».

Или короче: «Система – это группа целенаправлено взаимодействующих элементов».

        Задание цели всегда исключает самостоятельный выбор цели системой. Цель можно задать системе как уставку и как установку. Есть различие в этих понятиях. Уставка – это жёсткая директива, нужно выполнить только ЭТО с заданной точностью и только ТАК и не иначе. Т.е., системе не дано право выбора действий для достижения цели, все её действия строго определены. Установка – это более мягкое понятие, задаётся только ЭТО с заданной или приблизительной точностью, но право выбора действий даётся самой системе. Установку можно задавать системам только с достаточно развитым блоком управления, который уже может сам сделать выбор необходимых действий.

 

4. Связи

    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.

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

      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:

противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит  за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);

компенсация возмущений и поддержание  состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);

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);

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».

 

2.5  Структура и функции.

    Для описания системы необходимо определить ее структурную и функциональную организацию.

    Структурная организация (структура) системы задается перечнем элементов, входящих в состав системы, и конфигурацией связей между ними.

 

 Для описания  структуры системы используются  способы:

 

 а) графический  — в форме графа, где вершины  графа соответствуют элементам  системы, а дуги — связям  между элементами (частный случай  графического задания структуры системы — это форма схем);

 

 б) аналитический,  когда задаются количество типов  элементов системы, число элементов  каждого типа и матрицы связей  между ними.

    Функциональная организация (функции) системы — это правила достижения поставленной цели, правила, описывающие поведение системы на пути к цели её назначения.

 

 Способами  описания функций системы являются:

 

 а) алгоритмический  — в виде последовательности  шагов, которые должна выполнять  система; 

 б) аналитический  — в виде математических зависимостей;

 в) графический  — в виде временных диаграмм;

 г) табличный —  в виде таблиц, отображающих основные  функциональные зависимости.

 

2.6   Понятие состояния системы.

     Свойства системы, значения переменных, описывающих систему, в конкретные моменты времени называются состояниями системы.

 Процесс (продвижение  – лат.) функционирования системы  можно рассматривать как последовательную  смену её состояний во времени,  другими словами, процесс функционирования  системы — это переход её  из одного состояния в другое.