ОСНОВЫ ТЕОРИИ СИСТЕМ

СУЩНОСТЬ СИСТЕМНОГО ПОДХОДА

• Системный подход в современной науке

Теория систем возникла и сформировалась как форма движения научной мысли, направленная на разрешения тупиковых ситуаций, в которые зашли классические методы исследования. В течение более чем двух веков со времен Галилея и Ньютона наука занималась изучением достаточно простых материальных систем естественного и искусственного происхождения, моделируя их также в виде достаточно простых и наглядных абстрактных систем (теорий). Однако по мере расширения познаваемой области мира и усложнения технических устройств, все отчетливее выявлялись принципиальные ограничения классического метода познания, его неприспособленность для изучения сложных систем.

Один из основных признаков сложных систем состоит в том, что в них изменение одного фактора оказывается непосредственной причиной изменения множества других факторов, что обусловлено разнообразием их внутренних связей. Поэтому метод вычисления частных производных от функции со многими аргументами и соответствующие экспериментальные методики (измерение действующих факторов по одному) здесь оказываются неприменимыми в принципе.

С другой стороны, стало очевидным, что все устанавливаемые наукой законы в той или иной степени неточны и имеют ограниченную область применения, т.е. дают приближенную модель познаваемой реальности. Следовательно, для описания, объяснения и предсказания поведения сложных систем необходима разработка все более сложных моделей, что, естественно, связано с необходимостью преодоления нелинейно возрастающих вычислительных трудностей и затрат времени.

Выход из этого тупика наметился благодаря системному подходу — методологии научного познания и социальной практики, в основу которой было положено исследование объектов природы, техники, общества и мышления как систем, т.е. единства многообразия как целого.

Классическая наука использовала понятие системы и сформулировала основные законы движения и тяготения материи, введя фундаментальное понятие системы отсчета. Ее наиболее общие положения — закон сохранения энергии и закон увеличения энтропии (второе начало термодинамики) базируются на понятии изолированной системы. В такой системе самопроизвольный процесс, протекающий при постоянной энергии, необратимо приводит ее в равновесное, предельно неупорядоченное (хаотическое) состояние. Энтропия, как известно, служит мерой неупорядоченности и тем самым отражает степень необратимого уменьшения упорядоченной сложности изолированных систем. Это обстоятельство и предопределило в дальнейшем важнейшую роль понятия энтропии в теории информации и в теории систем в целом.

Поворот науки XX в. к исследованию открытых неравновесных систем, в частности, биологических и технических, ознаменовался становлением таких принципиально новых отраслей науки, как синергетика (теория самоорганизации) и кибернетика (теория управления), приспособленных для исследования сложных систем. Стало реальным решение проблемы описания, объяснения и предсказания поведения сложных и очень сложных систем.

Определим понятие сложности, следуя А.Н. Колмогорову:

• - сложный объект можно закодировать некоторым сообщением, в частности, последовательностью нулей и единиц;

• - тогда сложность определяется как минимальное количество таких двоичных знаков, содержащее всю информацию об объекте, достаточную для воспроизведения (декодирования);

• - другими словами, сложность есть выраженная в битах длина самой экономной программы, порождающей последовательность двоичных знаков, описывающих объект.

Так, вводится понятие дескриптивной, или описательной, сложности, отражающее наше естественное понимание того, что чем сложнее объект (система), тем больше должен быть объем информации, необходимой для его исчерпывающего и неизбыточного описания, т.е. для снятия начальной (априорной) неопределенности относительно этого структуры и поведения этого объекта.