Понятия, определяющие структуру системы
Существует множество определений понятия системы. Интересно определение академика П.К. Анохина: "Системой можно назвать только такой комплекс избирательно-вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретает характер взаимосодействия компонентов на получение фокусированного полезного результата" [1.3].
Рассмотрим некоторые характерные моменты этого определения:
1) "...только такой комплекс избирательно-вовлеченных компонентов..." и
это значит, что, во-первых, не все компоненты объекта могут стать элементами системы, и, во-вторых, существует некоторая причина такой избирательности;
2) "... у которых взаимодействие и взаимоотношения приобретают характер взаимосодействия компонентов..." академик Анохин утверждает, что в определении системы важна не вообще совокупность взаимодействующих компонентов, а совокупность "взаимосодействующих" для достижения чего-то конкретного и определенного;
3) "...на получение фокусированного результата" в определение вводится понятие системообразующего фактора.
Причины образования системы являются узловыми в системной теории. Само вовлечение компонентов в систему или выбор их из имеющегося множества происходит до и в процессе формирования цели на основе исходной потребности. Таким образом, потребность есть причинный системообразующий фактор, а цель - функциональный фактор.
В работе будем использовать понятие системы, которое учитывает такие важные составляющие любого материального объекта, как элемент, связь, взаимодействие, целеполагание (рис. 1.1).
Система — множество составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой и между ними и внешней средой, образующих присущую данной системе целостность, качественную определенность и целенаправленность.
Системой может являться любой объект живой и неживой природы, общества, процесс или совокупность процессов, научная теория и т.д., если в них определены элементы, образующие единство (целостность) со своими связями и взаимодействиями, что создает в итоге совокупность свойств, присущих только данной системе и отличающих ее от других систем (свойство эмерджентности).
Рассмотрим категории, которые задействованы в определении понятия система.
Элемент — это составная часть сложного целого. В нашем случае сложное целое — система, которая представляет собой комплекс взаимосвязанных элементов. Элемент — неделимая часть системы, обладающая самостоятельностью по отношению к данной системе. Неделимость элемента рассматривается как нецелесообразность учета в пределах модели данной системы его внутреннего строения. Сам элемент характеризуется только его внешними проявлениями в виде связей и взаимосвязей с остальными элементами.
Множество А элементов системы можно описать в виде
(1.1)
где a — i-й элемент системы;
п — число элементов в системе.
Каждый ai элемент характеризуется т конкретными свойствами Zi1..., Zim (вес, температура и т.д.), которые определяют его в данной системе однозначно.
Совокупность всех т свойств элемента a будем называть состоянием элемента Zi:
(1.2)
Состояние элемента, в зависимости от различных факторов (времени, пространства, внешней среды и т.д.), может изменяться. Последовательные изменения состояния элемента будем называть движением элемента.
Связь — совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами — это значит выявить наличие зависимостей их свойств.
Множество Q связей между элементами аi и аj можно представить в виде
(1.3)
Зависимость свойств элементов может иметь односторонний и двусторонний характер. Двусторонняя зависимость свойств одного элемента от свойств других элементов системы называется взаимосвязью.
Взаимодействие — совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между свойствами элементов, когда они приобретают характер взаимосодействия друг другу.
Структура системы — совокупность элементов системы и связей между ними в виде множества.
D = {A, Q}. (1.4)
Структура является статической моделью системы и характеризует только строение системы, не учитывая множества свойств (состояний) ее элементов.
Система существует среди других материальных объектов, которые не вошли в нее. Они объединяются понятием "внешняя среда" объекты внешней среды. По сути дела, очерчивание или выявление системы есть разделение некоторой области материального мира на две части, одна из которых рассматривается как система — объект анализа (синтеза), а другая — как внешняя среда.
Внешняя среда — это набор существующих в пространстве и во времени объектов (систем), которые, как предполагается, действуют на систему. Внешняя среда представляет собой совокупность естественных и искусственных систем, для которых данная система не является функциональной подсистемой.