Сложная система

3.2. Классификация систем по
сложности
Определение большой системы.
Существует ряд подходов к
разделению систем по сложности,
но нет единого определения этому
понятию. Разными авторами
предлагаются различные
классификации сложных систем.
Рассмотрим эти классификации:
простая система требует небольшой
объем информации для ее успешного
управления. Система, для которой не
хватает информации для эффективного
управления, считается сложной;
сложность системы характеризуется
в зависимости от числа ее элементов
3
- малые системы ( 10...10 элементов),
- сложные ( 103...107 элементов),
7
30
- ультрасложные ( 10 ...10 элементов),
30
200
- суперсистемы ( 10 ...10 элементов).
простая и сложная система - в
зависимости от способа ее описания:
детерминированного или теоретиковероятностного (английский кибернетик
С. Бир);
 сложная система - это система,
которую можно описать не менее чем
на двух различных математических
языках (например, с помощью теории
дифференциальных уравнений и
алгебры Буля) (академик А.И.Берг).
сложными системами называют
системы, которые нельзя корректно
описать математически, потому, что
в системе имеется большое число
элементов, неизвестным образом
связанных друг с другом.
Простая система может находиться только в
двух состояниях: состоянии работоспособности
(исправном) и состоянии отказа (неисправном).
При отказе элемента простая система полностью
прекращает выполнение своей функции
Сложная система при отказе отдельных
элементов и даже целых подсистем не теряет
работоспособность, только снижаются
характеристики ее эффективности.
Четкой границы, отделяющей простые
системы от больших, нет. Деление это
условное и возникло из-за появления
систем, имеющих в своем составе
совокупность подсистем с наличием
функциональной избыточности
(резервирования элементов).
Последнее в свою очередь затрудняет
формулировку понятия «отказ».
В ТСиСА большой системой
(сложной, системой большого
масштаба, Large Scale Systems)
называют систему, если она состоит
из большого числа взаимосвязанных и
взаимодействующих между собой
элементов и способна выполнять
сложную функцию.
Под большой системой понимается
совокупность материальных ресурсов,
средств сбора, передачи и обработки
информации, людей-операторов,
занятых на обслуживании этих
средств, и людей-руководителей,
облеченных надлежащими правами и
ответственностью для принятия
решений.
4. Общесистемные
закономерности
4.1. Закономерности
взаимодействия части и целого
4.1.1. Целостность (эмерджентность).
Закономерность целостности
проявляется в системе в возникновении
новых интегративных качеств, не
свойственных образующим ее
компонентам.
Важные аспекты целостности:
a) свойства системы (целого) Q S не
являются простой суммой свойств
элементов q i (несводимость целого
к простой сумме частей);
n
Qs   qi .
i 1
Объединенные в систему элементы
утрачивают способность проявлять
часть своих свойств, присущих им вне
системы, т.е. система подавляет ряд
свойств элементов.
С другой стороны, элементы попав в
систему, получают возможность
проявлять свои потенциальные
свойства, которые не могли быть
проявлены вне системы.
Пример. Транзистор может
использоваться в различных режимах
работы, но став элементом электронной
системы он утратил эти возможности и
сохранил только свойство работать в
необходимом для этой схемы режиме.
b) свойства системы (целого) зависят от
свойств элементов, частей (изменение
в одной части вызывает изменение во
всех остальных частях и во всей
системе).
Пример. Если в электронной системе
транзистор вышел из строя или
изменились его характеристики, то либо
система перестанет существовать, либо
изменится ее режим работы.
4.1.2. Аддитивность
Двойственную по отношению к
целостности закономерность называют
физической аддитивностью,
суммативностью, независимостью,
обособленностью.
Свойство физической аддитивности
проявляется у системы, как бы
распавшейся на независимые элементы.
n
Qs   qi .
i 1
В этом случае ни о какой системе
говорить уже нельзя.
4.1.3. Прогрессирующая изоляция и
прогрессирующая систематизация
Большинство реальных систем
изменяются во времени и их состояние в
конкретный момент времени можно
охарактеризовать тенденцией к
изменению состояния в сторону
целостности или аддитивности.
Для оценки этих тенденций
американский ученый А.Холл ввел две
сопряженные закономерности, которые
назвал:
• прогрессирующая изоляция стремление системы к состоянию со
все более независимыми элементами;
• прогрессирующая систематизация стремление системы к уменьшению
самостоятельности элементов, т.е.
большей целостности.
Пример. В начале колонизации
Америки группы людей из разных стран
колонизировали различные ее области, и
эти группы становились все более и
более независимыми. В последующем
стал усиливаться обмен, было
образовано правительство, и новая
страна становилась все более целостной.
4.2. Закономерности систем
Коммуникативность
Любая система не изолирована от
других систем и связана множеством
коммуникаций с окружающей средой,
которая представляет собой сложное и
неоднородное образование.
Такое сложное единство системы со
средой названо закономерностью
коммуникативности.
Эквифинальность
Это одна из наименее исследованных
закономерностей. Она характеризует
предельные возможности систем, что
важно учитывать при проектировании как
организаций, так и информационных
систем.
В настоящее время не исследован ряд
вопросов этой закономерности:
• какие именно параметры в конкретных
системах обеспечивают свойство
эквифинальности?
• как обеспечивается это свойство?
• как проявляется закономерность
эквифинальности в организационных
системах?
Историчность
Любая система не может быть
неизменной. Она не только возникает,
функционирует, развивается, но и
погибает - имеет свой жизненный цикл.
Жизненный цикл – это период времени
от возникновения потребности в системе и
ее становления до снижения эффективности
функционирования и «смерти» или
ликвидации системы.
Понятие жизненного цикла связывают
с закономерностью историчности –
время является непременной
характеристикой системы, поэтому каждая
система исторична.
В последнее время на необходимость
учета закономерности историчности
начинают обращать больше внимания.
В частности, при создании сложных
технических комплексов требуется на
стадии проектирования системы
рассматривать не только вопросы
разработки и обеспечения развития
системы, но и вопрос, как и когда
нужно ее уничтожить.
Закон «необходимого разнообразия»
Его впервые сформулировал Эшби У.Р.
Если исследователь N сталкивается
с проблемой D , решение которой для
него неочевидно, то имеет место
разнообразие возможных решений VD .
Этому разнообразию противостоит
«разнообразие» исследователя VN 
разнообразие известных ему методов
и приемов решения проблемы.
Задача исследователя заключается в
том, чтобы свести разность разнообразий
V  VD  VN к минимуму, в идеале – к
нулю.
Эшби доказал теорему. Если VD дано
постоянное значение, то V  VD  VN
может быть уменьшено за счет
соответствующего роста VN .
Следовательно, для успешного
решения задачи управления
управляющая система (техническая
или организационная) должна иметь
большее (или, по крайней мере,
равное) разнообразие, чем объект
управления:
VN  VD .
Рост и развитие.
Любая система со временем
претерпевает количественные и
качественные изменения. Для этих
изменений вводятся понятия «рост» и
«развитие».
Рост – это увеличение в числе и
размерах.
Развитие – это изменение процессов в
системе во времени, выраженные в
количественных , качественных и
структурных преобразованиях от низшего
(простого) к высшему (сложному).
Всякому изменению должна быть
причина: проблемы, противоречия,
которые порождают кризис.
Кризис – это резкий крутой перелом в
чем либо.
Кризису должно предшествовать разность
между:
- желаемым и действительным;
- желаемым и возможным;
- интересами разных групп элементов
системы.
Кризис, в свою очередь, часто служит
основой нового развития.
Целенаправленное воздействие на
систему приводит к ее развитию.
Прекращение воздействия на систему
приводит к ее деградации.
Деградация – это постепенное
ухудшение, снижение или утрата
положительных качеств, упадок,
вырождение.