Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Лекция 20. Методологическая нагрузка теории систем
Как бы ни определялись объект и его среда, по-видимому, надо признать, что отсутствие критериев оценки полноты знания о содержательности объекта и локально организованной среды не позволяет говорить о достижении исчерпывающих представлений о них. Другими словами, на протяжении всего «цикла» жизнедеятельности сложного объекта реален факт того, что организация его требуемого функционирования ведется исключительно в условиях отсутствия полноты знаний о нём.
Практика показывает, что эти обстоятельства не являются чем-то исключительным. Для разрешения конкретной проблемной ситуации требуются не столько исчерпывающие знания об объекте, сколько такие адекватные данной конкретной обстановке представления, которые позволили бы восстановить требуемое функционирование сложной системы.
Первоначальное отсутствие знаний о явлении объективной реальности (объекте, процессе, системе) при первоначальном восприятии – это тоже проблемная ситуация. Её разрешение начинается с того, что человек вначале учится «видеть» или узнавать этот объект, то есть учится классифицировать явления во внешнем мире по признаку «похожести», подобия или напоминания того (явления), которое было при начальном восприятии.
Здесь можно предположить, что изначально объект (S) видится не сложным, а скорее цельным, как бы одноэлементным (a) и изолированным и тем самым структурно наиболее простым: есть среда, в которой, оказывается, существует островок (один элемент a) под названием явление (объект, процесс): S = {a}.
Узнавание объекта непременно ведёт к пониманию отличий между подобными явлениями по признакам того, как среда воздействует на явление и как явление реагирует на воздействия среды (или наоборот). Здесь не только, по сути, усложняется классификационный признак, но и усложняются представления о структуре изучаемого объекта: в них добавляются некие отношения среда-объект 
и отношения объект-среда 
.
Теперь объект представляется и тем самым классифицируется в среде по многим признакам, отражающим элемент и отношения со средой.
Возникает ряд структур изучаемого объекта:
S = {a}; 
(39)
Возможно, это наиболее простой этап исследования объекта, когда объект (S) представляется «черным ящиком». Дальнейшие шаги детализации структуры объекта и структуризации отношений с внешним миром (объекта) связаны с исследованием влияний объекта на среду и его функционированием в ней. Это делается, прежде всего, для понимания степени организованности изучаемой системы.
Это достигается, с одной стороны, фиксированием закономерностей и классификаций того, как влияет объект на свою среду, а, с другой, – детализацией представлений о структуре объекта посредством определения самого объекта (системы), но определением его в конкретной представляемой среде.
Таким образом, если ранее отмечалось отграничение среды посредством её позиционирования в структуре управления, затем – в виде материализации композиционного образа объект-среда (имитационное моделирование), то здесь выделяется такое направление по отграничению среды, которое порождает ряды структур исследуемого объекта; в котором отграничение, по существу, проводится посредством фиксирования закономерностей влияния объекта на свою среду и определения морфологических признаков сложного объекта, существенных в разных обстоятельствах.
1. Экскурс в теорию[140].
Впервые разделение систем по степени организованности по аналогии с классификацией проблем Г. Саймона и А. Ньэлла (хорошо структуризованные, плохо структуризованные и неструктуризованные проблемы) было предложено В.В. Налимовым, который выделил класс хорошо организованных и класс плохо организованных (или диффузных) систем[141]. Если добавить к этим двум классам еще класс самоорганизующихся систем, объединив этим названием (для единства основания классификации – по степени организованности) рассматриваемые иногда в литературе раздельно классы саморегулирующихся, самообучающихся, самонастраивающихся и т.п. систем, то получится классификация, классы которой можно достаточно четко разграничить с помощью характерных признаков, позволяющих поставить в соответствие разным классам методы формализованного представления систем и способы представления целей в них.
Выделенные классы практически можно рассматривать как подходы к отображению объекта или решаемой задачи, которые могут выбираться в зависимости от стадии познания объекта и возможности получения информации о нем.
1. Представить анализируемый объект или процесс принятия решения в виде хорошо организованной системы означает определить элементы системы и их взаимосвязи между собой и с целями системы. В этом случае задачи выбора целей и выбора средств их достижения (элементов, связей) не разделяются. Проблемная ситуация может быть описана в виде выражения, связывающего цель со средствами, т.е. в виде критерия или показателя эффективности, критерия функционирования, целевой функции и т.п., которые могут быть представлены сложным уравнением, формулой, системой уравнений. Часто при этом говорят, что цель представляется в виде критерия эффективности или критерия функционирования, хотя на самом деле в подобных выражениях объединены и цель, и средства.
Большинство моделей физики и технических наук основаны на представлении объектов и процессов классом хорошо организованных систем. Например, работу сложного механизма представляют в виде упрощенной схемы или системы уравнений, учитывающих не все, но наиболее существенные с точки зрения автора модели (и назначения, цели создания механизма) элементы и связи между ними. Атом описывается в виде планетарной системы, состоящей из ядра и электронов (что упрощает реальную картину, но достаточно для понимания принципов взаимодействия элементов атома).
Нетрудно видеть, что для отображения объекта в виде хорошо организованной системы приходится выделять существенные и не учитывать относительно несущественные для конкретной цели рассмотрения компоненты, а при необходимости более детального описания нужно уточнить цель, указав, с какой степенью глубины нас интересует исследуемый объект, и построить новую (отображающую его) систему с учетом уточненной цели. Например, при описании атома можно учесть протоны, нейтроны, мезоны и другие микрочастицы, не рассматриваемые в планетарной системе.
Представление объекта в виде хорошо организованной системы применяется в тех случаях, когда можно предложить детерминированное описание и экспериментально показать правомерность его применения, т.е. адекватность модели реальному объекту или процессу. Попытки применить класс хорошо организованных систем для представления сложных многокомпонентных объектов или многокритериальных задач, которые приходится решать при совершенствовании управления и разработке АСУ, плохо удается: это не только требует недопустимо больших затрат времени на получение и обработку моделей, но часто практически нереализуемо, так как не удается поставить эксперимент, доказывающий правомерность применения предлагаемых аналитических зависимостей.
2. При представлении объекта в виде плохо организованной или диффузной системы не ставится задача определить все учитываемые компоненты, их свойства и связи между ними и целями системы. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые выявляются на основе исследования не всего объекта или класса явлений, а путем изучения определенной с помощью некоторых правил достаточно представительной выборки компонентов, характеризующих исследуемый объект или процесс.
На основе такого выборочного исследования получают характеристики или закономерности (статистические, экономические), и распространяют эти закономерности на всю систему в целом. При этом делаются соответствующие оговорки. Например, при получении статистических закономерностей их распространяют на поведение всей системы с какой-то вероятностью, которая оценивается с помощью специальных приемов, изучаемых математической статистикой.
В качестве примера применения понятия диффузной системы обычно приводят описание поведения газа. При использовании газа для прикладных целей его свойства не определяют из точного описания поведения каждой его молекулы, а характеризуют газ макропараметрами – давлением, относительной проницаемостью, постоянной Больцмана и т.д. Основываясь на этих параметрах, разрабатывают приборы и устройства, использующие свойства газа, не исследуя при этом поведение каждой молекулы.
3. Отображение объектов в виде самоорганизующихся систем позволяет исследовать наименее изученные объекты и процессы с большой неопределенностью на начальном этапе постановки задачи. Класс самоорганизующихся или развивающихся систем характеризуется рядом признаков, приближающих их к реальным развивающимся объектам. Они обладают признаками, характерными для диффузных систем: стохастичностью поведения, нестабильностью отдельных параметров и, кроме того, такими специфическими признаками, как непредсказуемость поведения; способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды, менять структуру, сохраняя при этом свойство целостности; способность противостоять энтропийным тенденциям, формировать возможные варианты поведения и выбирать из них лучший, и другими признаками, приближающими их к реальным объектам.
Сказанное означает, что модели самоорганизующихся (развивающихся) систем должны позволять отображать рассмотренные их свойства. При формировании таких моделей меняется привычное представление о моделях, характерное для математического моделирования и для прикладной математики. Изменяется представление и о доказательстве адекватности таких моделей.
Основную конструктивную идею, благодаря которой становится возможным реализовать отображение объекта классом самоорганизующихся систем, можно сформулировать следующим образом: разрабатывается знаковая система, с помощью которой фиксируют известные на данный момент компоненты и связи, а затем, путем преобразования полученного отображения с помощью установленных (принятых) правил (правил структуризации или декомпозиции, правил композиции), получают новые, неизвестные ранее взаимоотношения и зависимости, которые могут либо послужить основой принимаемых решений, либо подсказать последующие шаги на пути подготовки решения.
Таким образом можно накапливать информацию об объекте, фиксируя при этом все новые компоненты и связи (правила взаимодействия компонентов), и, применяя их, получать отображение последовательных состояний развивающейся системы, постепенно создавая все более адекватную модель реального изучаемого или создаваемого объекта. При этом информация может поступать от специалистов различных областей знаний и накапливаться во времени по мере ее возникновения (в процессе познания объекта).
Адекватность модели также доказывается как бы последовательно (по мере ее формирования) путем оценки правильности отражения в знаковой модели компонентов и связей, необходимых для достижения поставленной цели исследования или создания объекта.
Иными словами, модель становится как бы своеобразным «механизмом» развития системы, который может «выключаться» в периоды относительной стабильности условий ее существования и «включаться» в периоды происходящих изменений в среде и внутри системы. Практическая реализация такого «механизма» связана с необходимостью разработки языка проектирования (автоматизации проектирования), языка моделирования процесса принятия решения. В основу такого языка (знаковой системы) может быть положен один из методов моделирования систем (например, теория множеств, математическая логика, математическая лингвистика, имитационное моделирование и т.п.), но по мере развития модели методы могут изменяться. При моделировании наиболее сложных процессов (например, процессов целеобразования, совершенствования организационных структур систем управления) «механизм» развития (самоорганизации) может реализовываться в форме соответствующей методики системного анализа.
Иногда рассматриваемый класс систем разбивают на подклассы, выделяя адаптивные или самоприспосабливающиеся системы, самообучающиеся, самовосстанавливающиеся, самовоспроизводящиеся и другие классы, соответствующие различным свойствам развивающейся системы.
При представлении отображаемого объекта в виде самоорганизующейся системы задачи определения целей и выбора средств, как правило, разделяются. При этом задача выбора целей, в свою очередь, может быть описана в виде самоорганизующейся системы, т.е. структура основных направлений, плана, структура функциональной части АСУ может развиваться так же (и даже здесь чаще нужно включать «механизм» развития), как и структура обеспечивающей части АСУ, организационная структура системы управления.
1.1. Закономерности систем.
Закономерности взаимодействия части и целого. В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных систем с активными элементами был выявлен ряд закономерностей, помогающих глубже понять диалектику части и целого в системе и формировать более адекватные модели принятия решений:
А. Целостность. Закономерность целостности (эмерджентность) проявляется в системе в возникновении у нее «новых интегративных качеств, не свойственных ее компонентам»[142].
Для того, чтобы глубже понять закономерность целостности, необходимо учитывать две ее стороны:
1) свойства системы (целого) QS не являются суммой свойств элементов (частей) qt: 
2) свойства системы (целого) зависят от свойств элементов (частей): QS = f(qi).
Кроме этих двух сторон, следует иметь в виду, что объединенные в систему элементы могут терять ряд свойств, присущих им вне системы, т.е. система как бы подавляет некоторые свойства своих элементов.
Таким образом, первая сторона закономерности целостности характеризует изменение взаимоотношений системы как целого со средой (по сравнению с взаимодействием с ней отдельно взятых элементов) и утрату элементами некоторых свойств, когда они становятся элементами системы. Эти изменения бывают настолько разительны, что может показаться, будто свойства системы вообще не зависят от свойств элементов. Поэтому необходимо обращать внимание и на вторую сторону закономерности целостности.
Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой создается система. При этом, если цель не задана в явном виде, а у отображаемого объекта наблюдаются целостные свойства, можно попытаться определить цель или выражение, связывающее цель со средствами ее достижения (целевую функцию, системообразующий критерий), путем изучения причин появления закономерности целостности.
Исследованию причин возникновения целостных свойств в теории систем уделяется много внимания. Однако в ряде реальных ситуаций не удается выявить факторы, обусловливающие возникновение целостности. Тогда системное представление становится средством исследования: благодаря тому, что отображение объекта в виде системы подразумевает в силу закономерности целостности качественные изменения при переходе от системы к элементам и при объединении элементов в систему (и эти изменения проявляются на любом уровне расчленения системы), можно хотя бы структурой представить объект или процесс, для изучения которого не может быть сразу определена математическая модель, требующая выявления точных взаимоотношений между элементами системы.
Иными словами, с помощью понятий система и структура можно отображать проблемные ситуации с неопределенностью, при этом как бы разделяя «большую» неопределенность на более «мелкие», которые в ряде случаев легче поддаются изучению, что помогает выявить причины качественных изменений при формировании целого из частей.
Расчленяя систему, можно анализировать причины возникновения целостности на основе установления причинно-следственных связей различной природы между частями, частью и целым, выявления причинно-следственной обусловленности целого его средой.
Наряду с изучением причин возникновения целостности, можно получать полезные для практики результаты путем сравнительной оценки степени целостности систем (и их структур) при неизвестных причинах ее возникновения. В связи с этим интересна закономерность, двойственная по отношению к закономерности целостности. Ее называют физической аддитивностью, независимостью, суммативностью, обособленностью. Свойства физической аддитивности проявляются у системы, как бы распавшейся на независимые элементы; тогда становится справедливым соотношение 
. В этом крайнем случае трудно вообще говорить о системе. Но, к сожалению, на практике существует опасность искусственного разложения системы на независимые элементы, даже когда при внешнем графическом изображении они кажутся элементами системы.
Строго говоря, любая система находится всегда между крайними состояниями абсолютной целостности и абсолютной аддитивности и выделяемое из развивающейся системы состояние (ее «срез») можно охарактеризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденций к его нарастанию или уменьшению.
Для оценки этих тенденций А. Холл[143] ввел две сопряженные закономерности, которые он назвал: прогрессирующей факторизацией – стремлением системы к состоянию со все более независимыми элементами, и прогрессирующей систематизацией – стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т.е. к большей целостности.
Б. Интегративность. Этот термин часто употребляется как синоним целостности. Однако некоторые исследователи систем выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновения этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.
Интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют неоднородность и противоречивость элементов, с одной стороны, и стремление их вступать в коалиции, с другой.
В. Коммуникативность. Эта закономерность составляет основу представлений о том, что система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее подсистему (систему более высокого порядка), задающую требования и ограничения исследуемой системе, подсистемы (нижележащие, подведомственные системы) и системы одного уровня с рассматриваемой (проф. В.Н. Садовский и Э.Г. Юдин)[144].
Такое сложное единство со средой было охарактеризовано как закономерность коммуникативности, которая, в свою очередь, помогает легко перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.
Г. Иерархичность. Иерархические представления, помогающие лучше понять и исследовать феномен сложности, охватывают три раздела:
1. В силу закономерности коммуникативности, которая проявляется не только между выделенной системой и ее окружением, но и между уровнями иерархии исследуемой системы, каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышележащим и нижележащим уровнями. По метафорической формулировке, используемой Кестлером[145] каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»: «лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого (системы), а «лик», направленный к узлу (вершине) вышележащего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы, каковой является для него составляющая вышележащего уровня, которой он подчинен). Эта конкретизация закономерности иерархичности объясняет неоднородность использования в сложных организационных системах понятий «цель» и «средства», «система» и «подсистема», что часто наблюдается в реальных условиях и приводит к некорректным спорам типа: считать какую-либо функцию подцелью или она является средством достижения цели вышележащего уровня; как правильно называть подсистемы АСУ по мере их развития – по-прежнему подсистемами (подсистема «Управления качеством», подсистема «Управление кадрами» и т.п.) или, как часто устанавливается на практике, переводить их в ранг систем («АСУ – качество», «АСУ – кадры» и т.п.).
2. Важнейшая особенность иерархичности как закономерности заключается в том, что закономерность целостности, качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня иерархии по сравнению с объединяемыми компонентами нижележащего уровня проявляются на каждом уровне иерархии. При этом объединение компонентов в каждом узле иерархии приводит не только к появлению новых свойств у узла и утрате компонентами некоторых свойств, которые были у них до объединения, но и к тому, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствующие у него в изолированном состоянии. Благодаря этой особенности с помощью иерархических представлений можно исследовать системы и проблемы с неопределенностью.
3. При использовании иерархических представлений, как средства исследования систем с неопределенностью, происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие», лучше поддающиеся исследованию. При этом даже если эти «мелкие» неопределенности не удается полностью раскрыть и объяснить, то все же иерархическое упорядочение частично снимает общую неопределенность, обеспечивает, по крайней мере, управляемый контроль над принятием решения, для которого используется иерархическое представление.
Однако следует иметь в виду, что в силу закономерности целостности одна и та же система может быть представлена разными иерархическими структурами в зависимости от лиц, формирующих структуры: от их предшествующего опыта, квалификации и знания объекта исследования и т.п.
Закономерности осуществимости систем. Проблема осуществимости систем является наименее исследованной. Отмечаются некоторые из закономерностей, помогающие понять эту проблему и учитывать ее при определении принципов организации систем управления.
Эквифинальность. Эта закономерность, характеризующая предельные возможности систем, представляется способностью достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее исходных условий и определяется исключительно параметрами системы (Л. фон Берталанфи[146]).
«Необходимое разнообразие» (У.Р. Эшби[147]). Когда исследователь или лицо, принимающее решение, сталкивается с проблемой, решение которой для него неочевидно, то имеет место некоторое разнообразие возможных решений VD. Этому разнообразию противостоит разнообразие мыслей исследователя VN. Задача исследователя – свести разнообразие VD – VN к минимуму. Предполагается, если VD дано постоянное значение, то VD – VN может быть уменьшено лишь за счет соответствующего роста VN. Применительно к системам управления закон «необходимого разнообразия» может быть сформулирован следующим образом: разнообразие управляющей системы должно быть больше (или, по крайней мере, равно) разнообразию управляемого процесса или объекта.
Потенциальная эффективность. Развивая идею А. Котельникова о потенциальной помехоустойчивости систем, Б.С. Флейшман[148] связал сложность структуры системы со сложностью ее поведения, предложил количественные выражения предельных законов надежности, помехоустойчивости, управляемости и других качеств системы и показал, что на их основе, можно получить количественные оценки осуществимости систем с точки зрения того или иного качества – предельные оценки жизнеспособности и потенциальной эффективности сложных систем.
Закономерности функционирования и развития систем. Продуктивность моделирования систем во многом зависит от учета возможного их развития, и здесь важное место отводится пониманию ретроспективы и самоорганизации.
Историчность (ретроспективность). При проектировании предусматривают «жизненные циклы», «очереди» развития автоматизированных систем; при создании сложных технических комплексов требуется, чтобы уже на стадии проектирования системы рассматривались не только вопросы создания и обеспечения развития системы, но и вопрос о том, когда и как ее нужно уничтожить (возможно, предусмотрев и «механизм» уничтожения системы, подобно тому, как нужно предусматривать «механизмы» ее развития). Эту закономерность нужно стремиться учитывать и в системах организационного управления.
Закономерность самоорганизации. В иерархических системах в зависимости от преобладания энтропийных или негэнтропийных тенденций система любого уровня иерархии может развиваться в направлении к более высокому уровню (и даже переходить на него), или, напротив, может происходить энтропийный процесс упадка и перехода системы на более низкий уровень развития.
При моделировании негэнтропийных тенденций в технических системах ввели понятие адаптивности, и пытались вначале перенести этот термин и на организационные системы. Однако удобнее оказалось для таких систем ввести термин повышение организованности, порядка и назвать закономерность проявления негэнтропийных тенденций закономерностью самоорганизации.
Исследование глубинных причин самоорганизации, «самодвижения» целостности показывает, что основой рассматриваемой закономерности является диалектика части и целого в системе.
1.2. Определение системы.
Термин система используют в тех случаях, когда хотят охарактеризовать исследуемый или проектируемый объект как нечто целое (единое), сложное, о чём невозможно сразу дать представление, показав его, изобразив графически или описав математическим выражением (формулой, уравнением и т.п.).
Существует несколько десятков определений этого понятия[149]. Их анализ показывает, что определения понятия система изменялись не только по форме, но и по содержанию.
В первых определениях в той или иной форме говорилось о том, что система – это элементы (компоненты, части) ai и связи (отношения) rj между ними:
(40)
или 
(41)
Профессор Л. фон Берталанфи[150] определял систему как комплекс взаимодействующих компонентов, то есть совокупность элементов, находящихся в определенных отношениях друг с другом и со средой.
В Большой Советской Энциклопедии[151] система определяется (прямым переводом с греческого) как «состав», т.е. составленное, соединение из частей.
Термины «элементы» – «компоненты», «связи» – «отношения» обычно используются как синонимы. Однако, строго говоря, «компоненты» – понятие более общее, чем «элементы», т.е. оно может означать и элемент, и подсистему или другое образование из элементов. Относительно понятий «связь» и «отношение» существуют разные точки зрения: одни исследователи считают связь частным случаем отношения, другие – отношение частным случаем связей, третьи –предлагают понятие связь применять к статике системы, к ее структуре, а понятием отношение характеризовать некоторые действия в процессе функционирования (динамики) системы. Поэтому в разных определениях и использовались различные термины, помогающие их авторам уточнять конкретные характеристики рассматриваемых ими систем: наличие в них составляющих (компонентов) различной сложности, статику или динамику системы.
Если известно, что элементы принципиально неоднородны, то это можно сразу учесть в определении, выделив множество A = {ai} и множество B = {bk}, тогда система есть
(42)
Если отношения rj применяются только к элементам разных групп (множеств) и не должны использоваться внутри множеств A и B, если {airjbk} – компоненты системы, образованные из элементов исходных множеств A = {ai} и B = {bk} (форма такого вида называется в лингвистике синтагмой}; то в символической форме это также несложно отразить в виде системы:
(43)
В определении М. Месаровича[152], например, выделены множество X входных объектов (воздействующих на систему) и множество Y выходных объектов (результатов) и между ними установлено обобщающее отношение пересечения:
S ? X?Y или S ? X?Y (44)
Для уточнения элементов и связей в определениях упоминают о свойствах. Так, в определении А. Холла[153] свойства (атрибуты) QA дополняют понятие элемента (предмета)
(45)
а А.И. Уемов дает двойственные определения системы, в одном из которых свойства qi характеризуют элементы ai, а в другом – свойства qj характеризуют связи rj:
(46)
Затем в определениях системы появляется понятие цели. Вначале – в неявном виде: в определении Ф.Е. Темникова[154] система – организованное множество (в котором цель появляется при раскрытии понятия «организованное»); в философском словаре система –
«совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и образующих некоторое целостное единство». Потом – в виде конечного результата, системообразующего крите-
рия, функций (В.И. Вернадский, У.Р. Гибсон, П.К. Анохин[155], М.Г. Газе – Рапопорт[156]), а позднее – и с явным упоминанием о цели. Символически эта группа определений представляется в виде:
(47)
где Z – совокупность (или структура) целей. В определении В.Н. Сагатовского[157] система – это конечное множество функциональных элементов и отношений между ними, выделенное из среды в соответствии с определенной целью в рамках определенного временного интервала, т.е.
(48)
И, наконец, в 70-е годы прошлого века в определение системы (наряду с элементами, связями, их свойствами и целями) начали включать наблюдателя N, т.е. лицо, представляющее объект или процесс в виде системы при их исследовании или принятии решения
(49)
На необходимость учета взаимодействия между исследователем и изучаемой системой указал d-r У.Р. Эшби[158]. Первое определение, в котором в явном виде включен наблюдатель, дал Ю.И. Черняк: «Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания»[159]. В других вариантах определений упоминаются задачи проектирования, эксплуатации, управления, а в некоторых и язык G наблюдателя (выбранный им метод моделирования), с помощью которого он отображает объект или процесс принятия решения. Тогда
(50)
В определениях системы бывает и большее число составляющих, но это, как правило, связано с дифференциацией в конкретных условиях видов элементов и отношений между ними.
1.3. Замечание о методологическом предназначении классификации.
Системы разделяют на классы по различным признакам, и в зависимости от решаемой задачи можно выбирать разные принципы классификации. Предпринимались попытки классифицировать системы по виду отображаемого объекта (на технические, биологические, экономические и т.п.), по виду научного направления, используемого для их моделирования (на математические, физические, химические и др.). Системы делят на детерминированные и стохастические, открытые и закрытые, абстрактные и существующие в объективной действительности и т.д.
Классификации всегда относительны. В детерминированной системе можно найти элементы стохастичности, и, напротив, детерминированную систему можно считать частным случаем стохастической (при вероятности, равной единице). Аналогично, если принять во внимание диалектику субъективного и объективного в системе, то станет понятной относительность разделения систем на объективно существующие и абстрактные: это могут быть стадии развития одной и той же системы. Действительно, естественные и искусственные объекты, отражаясь в сознании человека, выступают в роли абстракций, понятий, а абстрактные проекты создаваемой системы воплощаются в реально существующую систему, которую можно ощутить, а при ее изучении снова отразить в виде абстрактной.
Однако относительность классификаций не должна останавливать исследователей. Цель любой классификации – ограничить выбор подходов к отображению системы, сопоставить выделенным классам приемы и методы системного анализа и дать рекомендации по выбору методов для соответствующего класса систем.
При этом система, в принципе, может быть одновременно охарактеризована нескольким признаками, т.е. ей может быть найдено место одновременно в разных классификациях, каждая из которых может оказаться полезной при выборе методов моделирования.
2. Организация требуемого функционирования объекта.
Восприятие и осмысливание явления объективной реальности заканчивается определенными сформированными представлениями об этом явлении. Если ранее термины явление, процесс, объект, с одной стороны, и система, с другой, использовались в большей степени как синонимы, то теперь для них можно ввести некоторую дискриминацию.
Под системой можно понимать именно те представления о сложном объекте, которые сформированы в результате наблюдений, осмысливания, экспериментирования и моделирования этого объекта (явления, процесса) в целом или отдельными компонентами. Представления могут иметь различный вид: мысленных моделей, лингвистических моделей (описаний на естественном языке, включая и формальные записи), формальных моделей (формул, формальных методов, алгоритмов), предметных моделей (изготовленных схем, технических образцов), натурных (в том числе графических) или чувственных моделей (макеты из песка, глины, бумаги и т.п.) и пр.
Под рабочим определением системы обычно понимают текущее (конкретное) выражение лингвистической модели объекта. Закономерности, классификации и определения конкретного исследуемого объекта, по сути, порождают представления о последовательности структурно усложняющихся объектов (от простого к сложному), в которой конкретный объект имеет своё определенное место, то есть причинно-следственную обусловленность своего появления и своего развития.
Формирование такой последовательности – это познание некоего структурообразующего системного механизма. И именно это познание позволяет целенаправленно организовывать процессы требуемого функционирования сложного объекта с позиций этого
понимания.
Таким образом можно сформулировать 1-ю методологическую нагрузку теории систем: организация требуемого функционирования сложного объекта проводится посредством регулирования тех факторов, которые зафиксированы в определении системы.
Пример 1. Рассмотрим влияние организации объекта на его качества на примере синтеза аналоговых электронных устройств [рис. 48], где в роли множества элементов A = {ai} выступают конкретные виды комплексных сопротивлений Z1, Z2, Z3 и усилители с конкретным коэффициентом усиления K, а в роли множества отношений R = {rj} – соединения элементов (сопротивлений и усилителя) между собой.
Пусть в процессе исследований объекта аналоговое электронное устройство [рис. 48] сформировались представления о нём как о системе, состоящей из резисторов R2, R3, конденсатора C и усилителя постоянного тока (УПТ) с определенным коэффициентом усиления 
, а также конкретной структурой соединений [рис. 49].
То есть в данном случае имеется некоторый сложный электронный объект [рис. 48], воспринимаемый и понимаемый в виде системы [рис. 49]:
(51)
(описание (51) совпадает с описанием (41) по сути данного примера).
Требуется организовать его функционирование таким образом, чтобы этот сложный объект выполнял функции интегратора, то есть чтобы его целевой функцией была переходная характеристика схемы:
(52)
Рис. 48. Исследуемый сложный объект
Рис. 49. Представление исследуемого сложного объекта в виде системы
Исходя из того, что переходная характеристика объектов [рис. 48] в простейшем случае имеет вид[160]:
(53)
где U1, U2 – соответственно входное и выходное напряжения, не трудно заметить, что функционирование системы [рис. 49] существенно отличается от требуемой (52), в большей степени напоминая дифференцирующее устройство, а не объект, выполняющий функции интегратора:
где 
.
Поскольку сложный (электронный) объект представляется нами в виде (51) [рис. 49], то есть только своими элементами R2, R3, C, УПТ и зафиксированной структурой их соединений, то для достижения целевой функции (52) можно воздействовать на требуемое функционирование этого объекта лишь в рамках данных представлений о нём: только изменением состава (использованием или не использованием элементов) и изменением взаимоотношений между элементами (фактически изменением местоположения элементов в схеме).
Проведя первое изменение исключением из (51) [рис. 49] элементов R3 и УПТ и изменением местоположения в схеме элементов R2 и C, достигаем функционирования схемы по закону 
[рис. 50], что в сравнении с (52) может трактоваться как интегрирование, но с плохим качеством этого процесса.
Рис. 50. Схема с переходной характеристикой
Анализируя схемы [рис. 49, 50] и осознавая факт того, что изменение мест R2 и C сориентировало схему на интегрирование, восстановим усилитель и сопротивление R3 в схеме [рис. 50] и получим из (53) следующий закон функционирования схемы [рис. 51]:
(54)
Оценивая (54), можно заключить, что, если добиться в знаменателе (54) соотношения: 
, то есть выбрать одинаковые сопротивления R2 = R3 = R и спроектировать усилитель с коэффициентом усиления 
для схемы [рис. 51], то можно получить аналоговое электронное устройство [рис. 52], целевой функцией которого будет требуемая (52), что и соответствует идеальному интегрированию[161]:
где 
Рис. 51. Конструирование интегрирующего устройства
Таким образом посредством построения системы (51) и воздействия на её компоненты оказалось возможным организовать требуемое функционирование объекта [рис. 48] – отработку целевой функции (52).
Рис. 52. Структура системы с идеальным интегрированием
Пример 2.Традиционно выпуск изделий на промышленном предприятии (заводе) проводился по схеме:
1) получение документации НИОКР из отраслевого (головного) НИИ или соответствующего СКБ;
2) доработка документации под нормали (СТП) предприятия, изготовление опытно образца, сдача работы межведомственной комиссии (МВК-1) как оценка возможности изготовления изделия на предприятии;
3) создание технологической документации, изготовление опытно-промышленного образца (по технологии серийного производства), проведение испытаний и сдача межведомственной комиссии (МВК-2), как оценка готовности предприятия к выпуску изделия;
4) включение в план предприятия по выпуску изделий и начало работы по материально-техническому обеспечению выпуска.
При этом ответственным за освоение изделия считался отдел главного конструктора (ОГК), который затем и сопровождал производство этого изделия до тех пор, пока оно не будет снято с производства. На всех этапах освоения и производства изделия успех мероприятия во многом определяется эффективностью работы ОГК. Поэтому для технического руководителя завода (главного инженера) организация требуемой деятельности ОГК как сложного объекта имело и имеет важное значение.
Для этого уровня «главного» технического ЛПР (главного инженера) ОГК может символически представляться в виде разных систем в зависимости от его (ЛПР) специализации, уровня профессиональной подготовки, опыта работы на данном предприятии в данной должности, участия в текущей работе ОГК, психологической совместимости с главным конструктором, в зависимости от климата производственных отношений в ОГК и от много другого.
Если главный инженер имеет многолетний опыт конструкторской деятельности, если он организовывал ОГК и обладает авторитетом в его коллективе (например, главный конструктор является его учеником), то он может представить ОГК в виде многофакторной системы, реализующей такие определения системы как (49), (50) или ещё с большей детализацией вплоть до учёта интересов отдельных специалистов. В таком случае он («главный» технический ЛПР) может организовывать требуемое функционирование ОГК, регулируя любые отношения внутри отдела (посредством главного конструктора), в том числе и изменяя структуры подразделений отдела, создавая временные коллективы, гибко осуществляя манёвры производственными мощностями завода в интересах достижения наибольшей продуктивности отдела. Очевидно, что в таких обстоятельствах сомневаться в успехе не приходится.
В советское время на высшие технические должности, как правило, назначались технические специалисты высокой квалификации. В последнее время наблюдается, возможно, более прогрессивное явление, когда на этих должностях работают не столько технические специалисты, сколько так называемые менеджеры («управленцы»: экономисты, финансисты, производственники) и тоже достаточно высокого уровня квалификации в этом направлении.
Для такого случае «главный» технический ЛПР (главный инженер, скажем, по специальности экономист) не может представить ОГК в виде системы с высокой детализацией её компонентов. По-видимому, в данных условиях ОГК как сложный объект может быть им адекватно представлен, вероятнее всего, в виде системы (47):
где A = {ai},, R = {rj}, ai – основные подразделения ОГК и rj – основные отношения этих подразделений ОГК с другими цехами и отделами завода, Z – совокупность (или структура) целей, связанных с подразделениями ОГК.
Тогда организация требуемого функционирования ОГК может осуществляться только в направлениях изменения основных отношений подразделений ОГК с другими цехами и отделами завода, изменения целей, связанных с подразделениями ОГК, изменения (перераспределения) работ между основными подразделениями отдела главного конструктора и регулирования внешних отношений ОГК с соответствующими СКБ или НИИ. Как правило, в таких ситуациях идёт регулирование целей, что, прежде всего, выражается:
а) в организации планомерных процессов обучения персонала специфике производства (освоения, изготовления, сопровождения) новых изделий;
б) в систематическом обучении специфике принятия коллективных решений;
в) в совершенствовании методов материального поощрения труда и других методов стимулирования деятельности персонала.
3. Морфизм оргструктуры и определений системы.
Учитывая: а) факт наличия организационной структуры сложного объекта, б) факт того, что в разных точках организационной структуры могут находиться ЛПР разной специализации, уровня профессиональной подготовки, опыта работы в конкретной точке структуры, психофизиологических возможностей (разных норм реакции на внешние и внутренние возмущения) и пр., в) факт наличия разных представлений у каждого ЛПР о причинах, способствующих и препятствующих его успешной работе, можно сформулировать следующие позиции 2-й методологической нагрузки теории систем:
– каждой точке организационной структуры, то есть каждому ЛПР, соответствует своё представление сложного объекта, то есть своё определение системы. Другими словами, в каждой точке оргструктуры у каждого ЛПР своя модель своей части сложного объекта ровно настолько, насколько это соответствует его уровню (масштабности, обобщенности) управления (организации процессов принятия решений);
– сложный объект в целом представляется не только рядом функциональных систем [см. лекции 4 и 16], но и совокупностью тех (определений) систем, по которым работают ЛПР, то есть по которым осуществляется организация требуемого функционирования системы в каждой точке структуры в «нормальном» режиме, при осуществлении мероприятий по предупреждению проблемных ситуаций и при выходе из проблемных обстоятельств;
– совокупность определений систем для сложного объекта непременно должна выражать закономерности систем: закономерности взаимодействия части и целого, закономерности осуществимости систем и закономерности функционирования и развития.
Безусловно, приведенные позиции в высокой мере обусловлены ранее сформулированной 1-й методологической нагрузкой теории систем: организация требуемого функционирования сложного объекта проводится посредством регулирования тех факторов, которые зафиксированы в определении системы.
Контрольные вопросы по лекции 20:
1. В чём смысл направления по отграничению среды, которое порождает ряды структур исследуемого объекта?
2. Почему на протяжении всего «цикла» жизнедеятельности сложного объекта организация его требуемого функционирования ведется исключительно в условиях отсутствия полноты знаний о нём?
3. Что такое отображения объекта или решаемой задачи, которые могут выбираться в зависимости от стадии познания объекта и возможности получения информации о нем?
4. Что такое хорошо организованная система?
5. Как можно понять плохо организованную или диффузную систему?
6. Поясните смысл отображения объектов в виде самоорганизующихся систем.
7. В чём значение основной конструктивной идеи реализации отображения объекта классом самоорганизующихся систем?
8. Почему модель становится своеобразным «механизмом» развития системы?
9. Как следует понимать закономерности систем?
10. В чём проявляется закономерность целостности (эмерджентности)?
11. Поясните, для чего введено понятие интегративности?
12. Чем обусловлена закономерность коммуникативности?
13. Сформулируйте разделы иерархичности.
14. Как понять закономерности осуществимости систем?
15. Есть ли существенные отличия между эквифинальностью и необходимым разнообразием?
16. Полезно ли понятие потенциальной эффективности?
17. В чём достоинство учёта закономерности функционирования и развития систем?
18. Что означает термин определение системы?
19. В чём практическая ценность задания системы посредством соотношений (40) и (41):
или 
?
20. Как можно пояснить потребность в определении системы с использованием синтагм?
21. В чём важность определения системы посредством соотношения (47): 
?
22. В чём новизна определения системы, данное проф. Ю.И. Черняком: «Система есть отражение в сознании субъекта (исследователя, наблюдателя) свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания»?
23. Какая связь между определением проф. Черняка и определением (50): 
?
24. Поясните, как понимать положение о том, что цель любой классификации – ограничить выбор подходов к отображению системы, сопоставить выделенным классам приемы и методы системного анализа и дать рекомендации по выбору методов для соответствующего класса систем?
25. Объясните методологические нагрузки теории систем.