Иерархические (древовидные) структуры

Рис. 1.3 Структура иерархического типа

(первая цифра - номер уровня)

Структуру часто представляют в виде иерархии. Иерархия — это упорядоченность компонентов по степени важности (многоступенчатость, служебная лестница). Между уровнями иерархической структуры могут существовать взаимоотношения строгого подчинения компонентов (узлов) нижележащего уровня одному из компонентов вышележащего уровня, т. е. отношения так называемого древовидного порядка. Такие иерархии называют сильными или иерархиями типа «дерева». Они имеют ряд особенностей, делающих их удобным средством представления систем управления. Однако могут быть связи и в пределах одного уровня иерархии. Один и тот же узел нижележащего уровня может быть одновременно подчинен нескольким узлам вышележащего уровня. Такие структуры называют иерархическими структурами со слабыми связями. Между уровнями иерархической структуры могут существовать и более сложные взаимоотношения, например, типа «страт», «слоев», «эшелонов», которые детально будут рассмотрены позже. Примеры иерархических структур: энергетические системы, государственный аппарат.

Строго иерархической называется структура, удовлетворяющая следующим условиям: 1) каждая подсистема является либо управляющей, либо подчиненной, либо (по отношению к различным подсистемам) то и другое одновременно; 2) существует, по крайней мере, одна только подчиненная система; 3) существует одна и только одна управляющая подсистема; 4) любая подчиненная подсистема непосредственно взаимодействует с одной и только одной управляющей (обратное не обязательно).

Неиерархические структуры являются производными от многосвязной структуры, в которой каждая подсистема непосредственно взаимодействует с любой другой. Неиерархические структуры удовлетворяют следующим требованиям: 1) не существует подсистемы, которая является только управляющей; 2) не существует подсистемы, которая является только подчиненной; 3) любая подчиненная подсистема взаимодействует более чем с одной управляющей (обратное необязательно).

Смешанные структуры представляют собой различные комбинации иерархической и неиерархической структур.

Любая иерархия, в принципе, сужает возможности и особенно гибкость системы. Элементы нижнего уровня сковываются доминированием сверху, они способны влиять на это доминирование (управление) лишь частично и, как правило, с задержкой. Однако введение иерархии резко упрощает создание и функционирование системы, и поэтому ее можно считать вынужденным, но необходимым приемом рассмотрения сложных технических систем. Недаром та или иная степень иерархии наблюдается в подавляющем большинстве естественных систем.

Сетевые структуры

Рис. 1.4 Структура сетевого типа (вторая цифра - номер в пути)

Матричные структуры

Рис. 1.5 Структура матричного типа

Примером линейной структуры является структура станций метро на одной (не кольцевой) линии в одном направлении. Примером иерархической структуры может служить структура управления вузом: «Ректор - Проректор - Декан - Заведующий кафедрой, подразделением - Преподаватель кафедры, сотрудник подразделения». Пример сетевой структуры - структура организации работ при строительстве дома: некоторые работы, например, монтаж стен, благоустройство территории и др. можно выполнять параллельно. Пример матричной структуры - структура работников отдела НИИ, выполняющих работы по одной и той же теме.

Кроме указанных основных типов структур, используются и другие, образующиеся с помощью их корректных комбинаций - соединений и вложений.

Из одинаковых элементов можно получать структуры различного типа.

Из одних и тех же составляющих рынка (ресурсы, товары, потребители, продавцы) можно образовывать рыночные структуры различного типа: ОАО, ООО, ЗАО и др. При этом структура объединения может определять свойства, характеристики системы.

Структура является связной, если возможен обмен ресурсами между любыми двумя подсистемами системы (предполагается, что если есть обмен i-й подсистемы с j-й подсистемой, то есть и обмен j-й подсистемы с i-й).

Если структура или элементы системы плохо (частично) описываемы или определяемы, то такое множество объектов называется плохо или слабо структурируемым (структурированным).

Таково большинство социально-экономических систем, обладающих рядом специфических черт плохо структурируемых систем, а именно:

· мультиаспектностью и взаимосвязанностью происходящих в них процессов (экономических, социальных и т.п.), невозможностью их структурирования, так как все происходящие в них явления должны рассматриваться в совокупности;

· отсутствием достаточной информации (как правило, количественной) о динамике процессов и применимостью лишь качественного анализа;

· изменчивостью и многовариантностью динамики процессов и т.д.

Примером плохо структурируемых проблем будут описания многих исторических эпох, проблем микромира, общественных и экономических явлений, например, динамики курса валют на рынке, поведения толпы и др.

Плохо формализуемые и плохо структурируемые проблемы (системы) наиболее часто возникают на стыке различных наук, при исследовании синергетических процессов и систем.

Рис. 1.6 Структура системы

Любая система имеет внутренние состояния, внутренний механизм преобразования входных данных в выходные (внутреннее описание), а также имеет внешние проявления (внешнее описание).

Внутреннее описание дает информацию о поведении системы, о соответствии (несоответствии) внутренней структуры системы целям, подсистемам (элементам) и ресурсам в системе, внешнее описание - о взаимоотношениях с другими системами, с целями и ресурсами других систем (см. рис. 1.6).

Внешнее описание системы определяется ее внутренним описанием.

Пример. Банк есть система. Внешняя среда банка - система инвестиций, финансирования, трудовых ресурсов, нормативов и т.д. Входные воздействия - характеристики (параметры) этой системы. Внутренние состояния системы - характеристики финансового состояния. Выходные воздействия - потоки кредитов, услуг, вложений и т.д. Функции системы - банковские операции, например, кредитование. Функции системы также зависят от характера взаимодействий системы и внешней среды. Множество выполняемых банком (системой) функций зависят от внешних и внутренних функций, которые могут быть описаны (представлены) некоторыми числовыми и/или нечисловыми, например, качественными, характеристиками или характеристиками смешанного, качественно-количественного характера.

Морфологическое (структурное или топологическое) описание системы - это описание строения или структуры системы или описание совокупности А элементов этой системы и необходимого для достижения цели набора отношений R между этими элементами системы.

Функциональное описание системы - это описание законов функционирования, эволюции системы, алгоритмов ее поведения, " работы".

Информационное (информационно-логическое или инфологическое) описание системы - это описание информационных связей как системы с окружающей средой, так и подсистем системы.

Раньше информационное описание системы называли кибернетическим.

Система управления – совокупность управляемого объекта и устройства управления. Действия устройства управления направлены на поддержание и улучшение функционирования управляемого объекта. Устройство управления рассматривается как кибернетическая система.

Кибернетическая система – система, в отношении которой принято допущение об относительной изолированности и абсолютной проницаемости в материально-энергетическом отношении. Это предполагает, что количество информации в этой системе конечно, что всякое поступление информации из среды в систему (информационный вход) и поступление информации из системы в среду (информационный выход) контролируемы либо наблюдаемы; материальные же и энергетические потоки рассматриваются только в качестве носителей информации.

Управление. Управление объектом (системой) - это воздействие на него с целью достичь желаемых свойств его поведения, в частности, гомеостаза.

Всякая нормальная система с ее заданными функциями за счет воздействия управляющих сигналов (М1, …, Мi ) преобразует входные сигналы (Х1, ..., Хn) в выходные сигналы (У1, ..., Уp) (см. рис.1.7).

Управление

Рис. 1.7 Блок-схема управления системой

Совокупность выходных величин иих изменения позволяют в достаточной степени оценивать поведение системы и соответствие траектории движения системы целям управления.

Во многих случаях всистеме управления, т.е. системе, в которой осуществляется процесс управления, можно выделить, с одной стороны, объект управления (или управляемую систему), а с другой - субъект управления (управляющую систему). При этом управление может быть: толькопрямым, односторонним, когда имеется только воздействие субъекта на объект управления (рис. 1.8а), или - с обратной связью (рис. 1.8.б), когда имеетсятакже обратное воздействие объектауправления на управляющую систему.

При управлении системой (объектом) происходит перевод (переход) системы из одного состояния в другое, т.е. управляемый объект под воздействием управляющего изменяет свое поведение, так чтобы достичь заданной цели (или ценности), и при помощи обратной связи выдает ответную реакцию о своем состоянии или поведении. Поэтому процесс управления во многом представляет собой преобразование информации обратной связи в информацию управляющих воздействий.

Как правило, управляющая и управляемая подсистемы системы управления в целом связаны между собой противоположно направленными потоками информации (рис. 1.8.в), которые переводят систему в разные состояния и осуществляют выбор в направлении предпочтительного изменения состояния. Очевидно, что если нет выбора, то нет и управления. В отношении самоуправляемых систем, в которых нет условного разделения на объект и субъект управления, следует отметить, что они сами себя приводят в соответствие с состоянием внешней среды и обладают способностью саморегулироваться, самоорганизовываться.

Обратная связь является необходимым условием для большинства форм управления системами. Правда, обратная связь не всегда зрима (заметна) в процессе функционирования системы управления, но она практически всегда присутствует. Механизм положительной и отрицательной обратной связи занимает ведущее положение в управлении системами, так как представляет собой универсальный механизм целенаправленного управления поведением практически любых систем в зависимости от рассогласования фактического и желаемого поведения.

Рис. 1.8 а) Управление как воздействие, б) как взаимодействие, в) взаимодействие через прямую и обратную связи

Отрицательная обратная связь корректирует поведение управляющей подсистемы в сторону ослабления факторов рассогласования, тогда как положительная обратная связь корректирует поведение управляющей подсистемы в сторону усиления факторов рассогласования. На поведение системы влияет соотношение положительной и отрицательной обратнойсвязи, поэтому необходимо находить их оптимальное соотношение.

Когда речь идет осистемах управления, важно иметь в виду, чтоинтегративное качество системы, которое является желаемым, «верхом идеала» с точки зрения целей, часто достигается лишь в большей или меньшей степени, например, из-за особенностей объекта управления или недостатка ресурсов для осуществления управления.Это может происходить даже из-за намеренных действий внутри управляющей системы, в которой могут возникать собственные цели и интересы, отличные от исходной цели управления. В связи с этим, с точки зрения установленных целей принято говорить о разном качестве управления.

Во многих случаях интегративным качеством системы управления представляетсягомеостаз систем как конечная цель управления. Особенно в эволюционных самоуправляемых системах управление существует как механизм обеспечения гомеостаза. Если есть интегративное качество, тоуправление условноможно рассматривать как настоящую систему, а если нет, тогда управление представляетсобой не систему, а только лишь псевдосистему.

Есть много примеров, когда механизм управления не выполняет свои функции и «работает на себя», отрицательно влияя на системы, для обслуживания которых он создан.

Свойства систем

Целостность системы - это ее относительная независимость от среды и других аналогичных систем. Это выражается в неаддитивности, интегрированности его свойств. Например, молекула обладает такими свойствами, которых нет у составляющих ее атомов. Совокупность производительности труда коллектива больше, чем сумма производительности работников, его составляющих.

Неаддитивность свойств целого означает не только появление новых свойств, но в некоторых случаях к исчезновению отдельных свойств элементов, наблюдающихся до их соединения в систему. Этот принцип появления у целого свойств, не выводимых из наблюдаемых свойств частей, назван У.Р. Эшби принципом эмерджентности.( Эмерджентность - несводимость (степень несводимости) свойств системы к свойствам элементов системы).

Целостные свойства систем, несводимые без остатка к свойствам отдельных элементов, называют эмерджентными свойствами. В некоторых системах эмерджентные свойства могут быть выведены на основе анализа отдельных элементов (эмерджентность первого рода), в большинстве же больших и сложных систем такие свойства в принципе не выводимы и часто непредсказуемы (эмерджентность второго рода).

Приведем еще два определения системы, поясняющие суть этого понятия.

Системой является любой объект, имеющий какие-то свойства, находящиеся в некотором заранее заданном отношении.

Система - обособленная сознанием часть реальности, элементы которой обнаруживают свою общность в процессе взаимодействия.

В работе Дж. Клира обсуждается следующее определение, предложенное Б. Гейнсом. Системой является все, что мы хотим рассматривать как систему. Понятию " система" отводится верхнее место в иерархии понятий. Отмечается, что слабость и в то же время главное достоинство этого понятия в том, что его никак нельзя дополнительно охарактеризовать. Данное определение подчеркивает очень важные свойства системы, но все-таки не разрешает проблему соотношения понятий множества и системы.

В работах Р.Акоффа система рассматривается как целое, определяемое одной или несколькими основными функциями, где под функцией понимается роль, назначение, " миссия" системы. По-Акоффу, система состоит из двух или более существенных частей, т.е. частей, без которых она не может выполнять свои функции. Другими словами, система является целым, которое нельзя разделить на независимые части.

Понятие функции системы или ее элементов кажется интуитивно ясным и прозрачным, однако критически мыслящие ученые заметили, что очевидное для простейших механических систем может оказаться неверным для больших сложноорганизованных систем. Ибо наряду с явными функциями могут существовать неявные, латентные функции. Более того, один и тот же элемент системы может выполнять как полезные для системы функции, так и дисфункции, негативно влияющие на ее функционирование.

Отметим, что приведенные определения носят скорее характер содержательных пояснений, разъяснений. Все они взаимосвязаны, одно уточняет смысл другого, а в своей совокупности дают первое представление о концепции системного подхода.

Рассмотренные выше понятия характеризуют в основном статическое состояние систем. Перейдем к описанию динамики систем. Введем основные определения.

Связь. Понятие «связь» входит в любое определение системы наряду с понятием «элемент» и обеспечивает возникновение и сохранение структуры и целостных свойств системы. Это понятие характеризует одновременно и строение (статику), и функционирование (динамику) системы.

Связь – ограничение степени свободы элементов системы. Понятие «связь» определяется как проявление свойств коммуникации самого элемента с его окружением. Связь осуществляется на основе закона обмена энергией, информацией и веществом в процессе динамического развития самого элемента. Все элементы любой системы всегда вступают во взаимодействие друг с другом, теряя при этом некоторые из своих свойств. Наличие свойств связей у элемента (коммуникации) обеспечивает его жизнедеятельность. Следовательно, понятие «связь» определяет функционально-процессуальную характеристику системы, а понятие «отношение» - функционально-структурную характеристику.

Единичным актом связи выступает воздействие. Обозначая все воздействия элемента М₁ на элемент М₂ через х₁₂, a элемента М₂ на М₁ — через х₂₁, можно изобразить связь графически (рис.1.9).

Рис. 1.9 Связь двух элементов

Для данного элемента можно выделить: а) все те воздействия, которые он испытывает со стороны других элементов и внешней среды; б) воздействия, которые он оказывает на другие элементы и внешнюю среду. Первую группу воздействий принято называть входами (воздействия «на элемент»), а вторую — выходами (воздействия «от элемента»).

Говорят, что между переменными (элементами, объектами) существует связь, если они накладывают взаимные ограничения на поведение (изменение, функционирование) друг друга. При отсутствии таких ограничений, т.е. когда поведение независимо, связь отсутствует, исследование связи может проводиться различными способами - корреляционным анализом, методом черного ящика, «анализом неопределенности и другими способами». Наличие связей между элементами определяет их организацию, поведение в рамках целостной системы и ее структуру. В общем случае связь между элементами системы проявляется в ограничении ее разнообразия.

Связь характеризуется направлением, силой и характером (или видом). По первым двум признакам связи можно разделить на направленные и ненаправленные, сильные и слабые, а по характеру — на связи подчинения, генетические, равноправные (или безразличные), связи управления. Связи можно разделить также по месту приложения (внутренние и внешние), по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные). Связи в конкретных системах могут быть одновременно охарактеризованы несколькими из названных признаков.

Структура системы также может быть охарактеризована по имеющимся в ней (или преобладающим) типам связей. Простейшими из них являются последовательное, параллельное соединение элементов и обратная связь (рис. 1.10).

Рис. 1.10 Простейшие типы связей

Рекурсивная связь устанавливает причинно-следственную связь между различными параметрами в экономической системе.

Синергетическая связь в теории систем определяет результат совместных действий взаимосвязанных элементов как общей эффект, который превышает сумму эффектов, получаемых от каждого независимого элемента.

Циклическая связь рассматривается как сложная обратная связь между элементами в системе, определяющая ее полный жизненный цикл, например, в процессе производства какого-либо изделия.

Важную роль в системах играет понятие «обратной связи».

Обратная связь является основой саморегуляции, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. Она означает, что результат функционирования элемента влияет на поступающие на него воздействия.. Как правило, обратная связь выступает важным регулятором в системе. Крайне редко встречается система без того или иного вида обратной связи.

Например, в управлении социально-экономическими системами используется функция корректировки, которая основана на принципе обратной связи, т.е. возможности принятого решения в зависимости от сложившихся условий.

Если обратная связь усиливает результаты функционирования, то она называется положительной, если ослабляет - отрицательной. Положительная обратная связь может приводить к неустойчивым состояниям, тогда как отрицательная обратная связь обеспечивает устойчивость системы. С помощью отрицательных обратных связей органические системы поддерживают свою жизнедеятельность. Например, тяжелая физическая работа уменьшает количество кислорода в крови человека. Однако учащенное дыхание увеличивает приток кислорода к легким, что ведет к пополнению запаса кислорода в крови.

По своему характеру связи могут быть положительными, отрицательными и гармонизированными.

Под положительной связью понимается результат взаимодействия элементов в процессе, которого не нарушается внутренняя структура самих элементов и этот результат дает импульс к дальнейшему развитию элементов и всей системы.

Под отрицательной связью понимается результат взаимодействия элементов в процессе, которого происходит разрушение, как самого элемента, так и всей системы.

Под гармонизированной связью понимается устойчивое динамическое состояние развития элементов в результате их взаимодействия.

В качестве примера положительной обратной связи рассмотрим проблему инфляционных ожиданий. Рост инфляционных ожиданий вынуждает людей делать больше покупок, чем необходимо. Увеличение спроса приводит к росту цен и усиливает инфляцию, что в свою очередь способствует повышению инфляционных ожиданий.

Одним из первых, кто осознал роль обратной связи в познании поведения систем живой и неживой природы, был Норберт Винер, который считается отцом кибернетики.

Состояние. Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы, остановку в ее развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы (например, давление, скорость, ускорение — для физических систем; производительность, себестоимость продукции, прибыль — для экономических систем).

Более полно состояние можно определить, если рассмотреть элементы Е (или компоненты, функциональные блоки), определяющие состояние, учесть, что «входы» можно разделить на управляющие u и возмущающие х (неконтролируемые) и что «выходы» (выходные результаты, сигналы) зависят от Е, и х, т.е. z_t =f (Е_t и_t, x_t ). Тогда в зависимости от задачи состояние может быть определено как

(Е, и), { Е, и, z} или { Е, х, и, z}.

Таким образом, состояние — это множество существенных свойств, которыми система обладает в данный момент времени.

Поведение. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, , то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности переходов из одного состояния в другое. Тогда говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его закономерности. С учетом введенных выше обозначений поведение можно представить как функцию . Под поведением (функционированием) системы будем понимать ее действие во времени. Изменение структуры системы во времени можно рассматривать как эволюцию системы.

По отношению к системе можно рассматривать два вида процессов:

· внешний процесс - последовательная смена, воздействий на систему, т. е. последовательная смена состояний окружающей среды;

· внутренний процесс - последовательная смена состояний системы, которая наблюдается как процесс на выходе системы.

Дискретный процесс сам может рассматриваться как система, состоящая из совокупности состояний, связанных последовательностью их смены.

Система и среда. Всякая система функционирует в среде. Воздействия среды на систему называется входным воздействием, или входами; воздействия системы на среду – выходными воздействиями, или выходами.

На первых этапах системного анализа важно уметь отделить (отграничить, как предлагают называть этот первый этап исследователи систем, чтобы точнее его определить) систему от среды, с которой взаимодействует система. Иногда даже определения системы, применяющиеся на начальных этапах исследования, базируются на отделении системы от среды.

Частным случаем выделения системы из среды является определение ее через входы и выходы, посредством которых система общается со средой. В кибернетике и теории систем такое представление системы называют " черным ящиком". На этой модели базировались начальное определение системы У.Р. Эшби, определения Д. Эллиса и Ф. Людвига, Р.Кершнера, Дж. Клира и М. Валяха.

Сложное взаимодействие системы с ее окружением отражено в определении В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина: " … 2) она образует особое единство со средой; 3) как правило, любая исследующая система представляет собой элемент системы более высокого порядка; 4) элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка".

Это определение является основой рассматриваемой далее закономерности коммуникативности. Согласуется с этим определением и развивает его предлагаемое в одной из методик системного анализа целей разделение сложной среды на подсистемуили вышестоящиесистемы; нижележащие или подведомственные системы; системыактуальной или существеннойсреды.

Такому представлению о среде соответствует следующее определение: "...среда есть совокупность всех объектов, изменение свойств которых влияет на систему, а также тех объектов, чьи свойства меняются в результате поведения системы".

Выделяет систему из среды наблюдатель, который отделяет (отграничивает) элементы, включаемые в систему, от остальных, т.е. от среды, в соответствии с целями исследования (проектирования) или предварительного представления о проблемной ситуации.

При этом возможно три варианта положения наблюдателя, который:

1) может отнести себя к среде и, представив систему как полностью изолированную от среды, строить замкнутые модели (в этом случае среда не будет играть роли при исследовании модели, хотя может влиять на ее формирование);

2) включить себя в систему и моделировать ее с учетом своего влияния и влияния системы на свои представления о ней (ситуация, характерная для экономических систем);

3) выделить себя и из системы, и из среды, и рассматривать систему как открытую, постоянно взаимодействующую со средой, учитывая этот факт при моделировании (такие модели необходимы для развивающихся систем). В последнем случае практически невозможно учесть все объекты, не включенные в систему и отнесенные к среде; их множество необходимо сузить с учетом цели исследования, точки зрения наблюдателя (ЛПР) путем анализа взаимодействия системы со средой, включив этот " механизм" анализа в методику моделирования

Уточнение или конкретизация определения системы в процессе исследования влечет соответствующее уточнение ее взаимодействия со средой и определения среды. В этой связи важно прогнозировать не только состояние системы, но и состояние среды. В последнем случае следует учитывать неоднородность среды, наряду с естественно-природной средой существуют искусственные - техническая среда созданных человеком машин и механизмов, экономическая среда, информационная, социальная среда.

В процессе исследования граница между системой и средой может деформироваться. Уточняя модель системы, наблюдатель может выделять в среду некоторые составляющие, которые он первоначально включал в систему. И, наоборот, исследуя корреляцию между компонентами системы и среды, он может посчитать целесообразным составляющие среды, имеющие сильные связи с элементами системы, включить в систему.

Внешняя среда. Под внешней средой понимается множество элементов, которые не входят в систему, но изменение их состояния вызывает изменение поведения системы.

Модель. Под моделью системы понимается описание системы, отображающее определенную группу ее свойств. Углубление описания — детализация модели. Создание модели системы позволяет предсказывать ее поведение в определенном диапазоне условий.

Модель функционирования (поведения) системы — это модель, предсказывающая изменение состояния системы во времени, например: натурные (аналоговые), электрические, машинные на ЭВМ и др.

Равновесие — это способность системы в отсутствие внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранить свое состояние сколь угодно долго.

Устойчивость. Под устойчивостью понимается способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам, если только отклонения не превышают некоторого предела.

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, по аналогии с техническими устройствами называют устойчивым состоянием равновесия. Равновесие и устойчивость в экономических и организационных системах — гораздо более сложные понятия, чем в технике, и до недавнего времениимипользовались только для некоторого предварительного описательного представления о системе. В последнее время появились попытки формализованного отображения этих процессов и в сложных организационных системах, помогающие выявлять параметры, влияющие на их протекание и взаимосвязь.

Существует и такое определение. Устойчивость системы – это способность сохранятьдинамическое равновесие со средой, способность кизменению и адаптации. Увеличение устойчивости кибернетических систем иногда прямым образом связано с повышением сложности систем (резервированием), с усложнением реакции на внешние воздействия. Нередко сравнительно более устойчивой, при прочих равных условиях, оказывается система, содержащая больше число элементов. Известно, что при ухудшении климатических условий небольшие экосистемы страдают больше, чем крупные. Аналогично, при высыхании водоемов в одних и тех же климатических условиях скорее высохнут небольшие пруды, чем крупные озера. На самом деле, во многих случаях общая устойчивость системы повышается с ростом числа элементов только тогда, когда увеличение числа элементов не приводит к уменьшению структурной устойчивости системы. Так, при землетрясении многоэтажные здания разрушаются скорее, чем малоэтажные постройки. В общем случае устойчивость системы зависит не только от количества ее элементов, но и от характера самих элементов, способов их сочетания и вида их структурных связей. К примеру, хорошо организованная небольшая армия может быть боеспособнее и устойчивее, чем значительно превосходящая ее по численности, но слабо организованная.

Структурная устойчивость системы бывает статической и динамической.

Если устойчивость разных элементов системы по отношению к внешним воздействиям различна, то общая устойчивость системы определяется наименее устойчивым или слабым элементом. Это явление представляет собой реализацию принципа наименьших сопротивлений - где тонко, там и рвется. Законнаименьших сопротивлений формулировался независимо в разных областях науки, на разном конкретном материале и в разных формах.

Организованность и упорядоченность. Структура системы определяет внутреннюю упорядоченность и организованность системы. Уровень организованности или упорядоченности определяется степенью отклонения системы от максимально неупорядоченного состояния. Он обуславливается достаточной структурной и функциональной сложностью системы, степенью разнообразия ее элементов и связей между ними, многотипностью и количеством элементов и связей между ними.

В качестве меры упорядоченностиили организованности системы R обычно понимают степень отклонения состояния системы от ее термодинамического равновесия. К. Шенон эту степень отклонения обозначил через «избыточность».

Уровень организованности или упорядоченности системыоцениваютвеличиной:

, (1.1)

где Э_реал - реальное или текущее значение энтропии (неопределенности) системы, НЭ - негэнтропия системы, Э_макс - максимально возможная энтропия или неопределенность по структуре и функции системы. Из уравнения следует, что переход к более высокому уровню упорядоченности и организованности системы означает уменьшение ее текущей неопределенности (энтропии) за счет накопления информации (негоэнтропии). Поэтому для повышения организованности системы необходим приток извне, из среды и изнутри информации и энергии. Если система полностью детерминирована и организованная, то R = 1 и Э_реал = 0. Если же система полностью дезорганизованная, то R = 0 и Э_реал=Э_макс.

Для любой, вероятностной системы мера относительной организованности лежит в пределах 0 1. Считается, чтоорганизованность системы представляет более высокую ступень упорядоченности системы. Организованная система способна бороться за поглощение, сохранение и увеличение НЭ против энтропии Э.

Организованность и упорядоченность системы повышается только при целесообразном и направленном взаимодействии элементов системы. Если возникают случайные факторы, различного рода флуктуации, шумы, то они не способствуют росту организованности системы, а, наоборот, нарушают программу функционирования системы.

Развитие. Исследованию процесса развития, соотношения процессов развития и устойчивости, изучению механизмов, лежащих в их основе, уделяют в кибернетике и теории систем большое внимание. Понятие развития помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе.

Развитие любой конкретной системы есть реализация ее сущности, заложенного в нейпотенциала. Развитие системы представляет собойодин из первых этапов среди трех этапов бытия системы, и оно предшествует зрелому состоянию (II этап), деградации и упадку (III этап) (см. рис.1.11).

Природа так устроена, что для развития одних систем требуется гибель других и сами эти системы деградируют и гибнут, чтобы развивались третьи. Правда бывает так, что система не всегда проходит все три стадии бытия. Так, после этапа развития может наступить этап деградации, исключая этап зрелого или стабильного состояния.

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒