Закономерности взаимодействия части и целого

Эмерджентность

При объединении элементов в систему наблюдается явление эмерджентности.

Эмерджентность (от англ. emergence — возникновение, явление нового) — это возникновение в системе новых инегративных качеств, не свойственных ее компонентам.

Эмерджентность является одной из форм проявления диалектического закона перехода количественных изменений в качественные (о том, что объединение элементов создает новое качество, человечество знало давно, еще со времен Аристотеля). Чем проще система, чем из меньшего числа элементов и связей она состоит, тем меньше проявляет она системное качество, и чем сложнее система, тем более непохожим является ее системный эффект по сравнению со свойствами каждого элемента.

Из данной закономерности следует важный практический вывод: невозможно предсказать свойства системы в целом, разбирая и анализируя ее по частям.

Кроме эмерджентных свойств, у системы сохраняются отдельные свойства, свойственные ее элементам.

Пример. Вес системы равен весу ее элементов.

Целостность

Более общей закономерностью, чем эмерджентность, является целостность.

Если изменение в одном элементе системы вызывает изменения во всех других элементах и в системе в целом, то говорят, что система ведет себя как целостность или как некоторое связанное образование.

Целостность возникает благодаря связям в системе, которые осуществляют перенос (передачу) свойств каждого элемента системы ко всем остальным элементам.

Предельным случаем целостности является абсолютная целостная система. Благодаря абсолютно жестким связям такая система может находиться только в одном состоянии, поэтому энтропия ее равна нулю. Абсолютно жесткие связи предполагают передачу свойств от элемента к элементу без потерь (с максимально возможным коэффициентом передачи: к = 1). Тогда воздействие на любой элемент системы тождественно отразится во всех элементах и в системе в целом.

В реальных системах связи между элементами не являются абсолютно жесткими (к < 1), из-за чего система может находиться в нескольких состояниях. В этом случае воздействие на элемент системы отразится во всех элементах и в системе в целом, но с неким «затуханием».

Следствием целостности является наличие побочных эффектов как положительных, так и отрицательных. Когда осуществляется какое-либо изменение в одной части системы, его влияние распространяется в разные стороны, подобно кругам на воде от брошенного в нее камня; поэтому действия в пределах системы не могут быть ограничены только отдельной ее частью. Ярким примером является воздействие лекарств на организм: нет такого лекарства, которое, кроме положительного воздействия на больной орган, не имело бы побочных эффектов его применения для других частей организма (иногда положительных, но чаще отрицательных).

Существенным проявлением закономерности целостности являются новые взаимоотношения системы как целого со средой, отличные от взаимодействия с ней отдельных элементов.

Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой предназначена система.

К важным аспектам целостности следует отнести соотношение свойств системы с суммой свойств составляющих ее элементов: свойства системы Q_s не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей) q_i:

(3.1)

Объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств (вернее сказать, утрачивают способность проявлять часть своих свойств), присущих им вне системы (Q^-), т.е. система как бы подавляет ряд свойств элементов; но, с другой стороны, элементы, попав в систему, получают возможность проявить свои потенциальные свойства, которые не могли быть проявлены вне системы, т. е. они как бы приобретают новые свойства (Q⁺):

(3.2)

Примеры.

1. Из электронных деталей может быть построена система управления светофором. Полученная система обладает новыми свойствами по сравнению со свойствами отдельно взятых элементов, но и элементы утрачивают при объединении в систему часть своих свойств. Транзистор мог бы использоваться в устройствах для усиления высокочастотных электрических колебаний и качественного воспроизведения звуков в радиоприемниках, телевизорах и т.п. Однако, став элементом системы управления светофором, он «утратил» эти возможности и сохранил только свойство работать в режиме переключения.

2. Человек с хорошими вокальными данными, попав на работу в бухгалтерию, «теряет» это свойство. И напротив, руководитель, живший и работавший вне коллектива, не имел возможности проявить свои менеджерские свойства, а «приобрел» их, только попав в коллектив.

В связи с вышесказанным может показаться, будто свойства системы вообще не зависят от свойств элементов. На самом деле это не так: свойства системы зависят от свойств составляющих ее элементов:

(3.3)

Пример. Если в светофоре транзистор или другой элемент вышел из строя или был поставлен датчик с другой чувствительностью, то либо система управления светофором вообще перестанет существовать и выполнять свои функции, либо, по крайней мере, сменятся ее характеристики. Аналогично замена элементов в организационной структуре системы управления предприятием может существенно повлиять на качество его функционирования.

Аддитивность

Противоположный случай - поведение объекта, состоящего из совокупности частей, совершенно не связанных между собой; здесь изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Такое свойство называют физической аддитивностью, суммативностью, независимостью, обособленностью.

Если изменения в системе представляют собой сумму изменений в ее отдельных частях, то такое поведение называется обособленным, или физически суммативным.

Свойство физической аддитивности проявляется у системы, как бы распавшейся на независимые элементы: тогда становится справедливым равенство:

(3.4)

В этом крайнем случае, когда ни о какой системе говорить уже нельзя, мы получаем некоторую вырожденную систему. Если считать элементы системы неделимыми, то энтропия аддитивного образования достигает максимума.

Строго говоря, любая система находится всегда между крайними точками как бы условной шкалы: абсолютная целостность — абсолютная аддитивность, и рассматриваемый этап развития системы можно охарактеризовать степенью проявления в ней одного или другого свойства и тенденцией к его нарастанию или уменьшению.

В книге В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина предложено следующее определение понятия система – «Система образует особое единство со средой. Как правило, любая исследуемая система представляет собой элемент системы более высокого порядка. Элементы любой исследуемой системы, в свою очередь, обычно выступают как системы более низкого порядка». Данное определение не является бесспорным, так как ни каким образом не учитывает все многообразие, свойственное такому неисчерпаемому понятию, как система.

Иерархичность

Закономерность иерархичности заключается в том, что любую систему можно представить в виде иерархического образования. При этом на всех уровнях иерархии действует закономерность целостности. Более высокий иерархический уровень объединяет элементы нижестоящего и оказывает на них направляющее воздействие. В результате подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии. А возникшее в результате объединения нижестоящих элементов новое целое приобретает способность осуществлять новые функции (проявляется закономерность эмерджентности), в чем и состоит цель образования иерархий. Эти особенности иерархических систем наблюдаются как на биологическом уровне развития Вселенной, так и в социальных организациях, при управлении предприятием, объединением или государством, а также при представлении замысла проектов сложных технических комплексов и т. д.

Таким образом, на каждом уровне иерархии происходят сложные качественные изменения, которые не всегда могут быть представлены и объяснены. Но именно благодаря этой особенности рассматриваемая закономерность приводит к интересным следствиям:

1) с помощью иерархических представлений можно отображать системы с неопределенностью.

2) построение иерархической структуры зависит от цели: для многоцелевых ситуаций можно построить несколько иерархических структур, соответствующих разным условиям, и при этом в разных структурах могут принимать участие одни и те же компоненты.

3) даже при одной и той же цели, если поручить формирование иерархической структуры разным исследователям, то в зависимости от их предшествующего опыта, квалификации и знания системы они могут получить разные иерархические структуры, т. е. по-разному разрешить качественные изменения на каждом уровне иерархии.

Использование иерархических представлений оказывается полезным в случае исследования систем и проблемных ситуаций с большой неопределенностью. При этом происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие», лучше поддающиеся исследованию. Даже если эти мелкие неопределенности не удастся полностью раскрыть и объяснить, то все же иерархическое упорядочение частично снимает общую неопределенность и обеспечивает, по крайней мере, более эффективное управляющее решение.

Пример. Перед специалистом ставится задача оценить спрос на компьютеры в следующем году в городе N. На первый взгляд задача кажется очень трудной - слишком много неопределенностей. Однако разобьем задачу на подзадачи: оценить потребность в компьютерах различных секторов потребителей (коммерческие организации, госструктуры, студенты, школьники, другие частные лица). В отношении каждого из секторов задача уже не кажется такой безнадежной - даже не обладая полнотой информации, можно оценить потребность в компьютерах. Далее каждый из секторов можно разбить на подсектора и т. д.

Энтропийные закономерности

Понятие энтропии

Важную роль в системном анализе играет понятие энтропии, тесно связанное с информацией.

Понятие «энтропия» ввел в 1865 г. немецкий физик Р. Клаузиус как понятие физическое: энтропия в термодинамике - функция состояния термодинамической системы, характеризующая направленность тепловых процессов. Согласно принятому в термодинамике определению, изменение энтропии некоторой системы равно отношению приращения (или уменьшения) количества теплоты к абсолютной, температуре, при которой это приращение (или уменьшение) происходит.

В системном анализе энтропия Э служит количественной мерой беспорядка (свободы, разнообразия) в системе и определяется числом допустимых состояний системы N_s:

(3.5)

Приведенная формула справедлива только для равновероятных состояний. Если же система может находиться в n состояниях —s₁, s₂, .... s_n — с вероятностями соответственно p(s₁), p (s₂),...., p(s_n), то ее энтропия рассчитывается по формуле

(3.6)

Так как логарифм является безразмерной величиной, то и энтропия также безразмерная величина. С другой стороны, энтропия, как и информация, может измеряться в битах, если в формулах вместо натурального использовать двоичный логарифм.

Примеры:

1. Система с жесткой структурой (например, армейская) может находиться только в одном состоянии (в армии есть поговорка: «Из нас прав кто-нибудь один: или я, или никто»). Энтропия такой системы равна нулю (Э= In 1 = 0).

2. Бюрократией называют систему, в которой почти не осталось разнообразия, поэтому энтропия такой системы предельно мала.

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒