Из одной системы нам еще долго не выбраться – из Солнечной.
Основой нашего курса, как уже говорилось, является теория систем и системного анализа. Поэтому вначале, хотим мы того или нет, требуется дать базовые понятия и определения.
Теорию систем и системный анализ возможно назвать прямыми наследниками философии.
Так же, как философы, специалисты в области системного анализа изучают взаимосвязи и образы функционирования всего.
Ярким примером является тематика диссертаций по этой специальности. Это:
• Вопросы построения социокибернетических систем управления государствами.
• Системные способы кормления рогатого скота.
• Анализ структуры систем защиты информации.
• Анализ системных подходов в беспилотном транспорте. В частности, автору принадлежит честь являться доктором наук именно в области, связанной с шаблонами создания беспилотной наземной техники.
Тем не менее вопросы системного анализа имеют значительно бо́льшую практическую ориентированность, чем только философскую. Так, теория систем лежит в основе:
• методологий проектного управления;
• макроэкономических расчетов;
• методик тайм-менеджмента;
• подходов оптимального конструирования;
• способов бизнес-целеполагания;
• и (это мне еще вспомнят последователи Альтшуллера!) теории решения изобретательских задач.
Достаточно сказать, что крупнейшее аналитическое агентство США, составляющее абсолютно ВСЕ прогнозы для правительства и крупнейших промышленных структур – RAND Corporation, – исторически является одним из крупнейших в мире центров системного анализа.
RAND дал человечеству множество уникальных открытий – от первых систем машинного перевода до теории игр и основ стратегической доктрины ядерного сдерживания США.
Тот же Джон Нэш (его блестяще сыграл Рассел Кроу в оскароносных «Играх Разума») работал именно в RAND.
С Альфой, откуда пошла теория систем, мы разобрались. Омега же – для чего существует эта наука и одновременно ее собственная цель – отражена в ее полном названии «General System Theory and System Analysis» (теория систем и системный анализ).
Анализ систем, ради чего, в каком виде и каким образом существуют различные системы, – вот то, что изучают специалисты-системщики. Это тот базовый аппарат, который будем использовать и мы.
Что положило начало нашим исследованиям, мы выяснили. К чему мы хотим прийти – будем считать, что тоже.
Осталось внести ясность в базовую терминологию, и дальше уже пойдет легче (ведь правда, правда пойдет?).
Итак, само слово система возникло, как и другие вечные термины, в Древней Греции в V веке до н. э. и означало сочетание, организм, устройство, организацию, строй, союз. Но не будем углубляться в историю!
Мы (и значительное количество системных аналитиков) под общим определением системы понимаем множество элементов, находящихся в связях друг с другом, которое образует некую структуру c несколькими возможными состояниями и имеет единственную цель существования в каждом аспекте своего рассмотрения.
Отсюда проистекают несколько других сущностей, которые также нужно определить. Ну извините, придется немного потерпеть – все-таки это глава терминологического введения!
Итак:
• Элемент – это простейшая неделимая часть системы. Ее атом, если угодно.
• Связь – любой способ взаимодействия между элементами: материальный, энергетический, информационный, логический.
• Структура – расположение, порядок, строение, топология элементов.
• Состояние – множество существенных свойств, которым система обладает в данный момент времени.
• Поведение – способность системы переходить из одного состояния в другое и эффекты, связанные с данным переходом.
• Внешняя среда – то, что окружает систему.
И наконец, два последних, самых важных определения: Аспект и Цель.
Каждая система может рассматриваться с различных точек зрения. Человек, например, это и трудовая единица, и биологический организм, и мыслящая сущность. Компьютер – и набор микросхем, и платформа для исполнения команд, и предмет обихода. Общество – и субъект экономического рассмотрения, и совокупность индивидов, и историческая единица.
Аспект – то, с какой стороны рассматривается система.
Цель – РАДИ ЧЕГО система осуществляет свое существование в данном Аспекте рассмотрения.
Я уложил все системы в одну фразу, и всю жизнь – в один афоризм.
Сам термин система является достаточно многозначным, его смысловые оттенки варьируются в зависимости от смысла задачи и требований к детализации самого термина.
Приведем далее (по мере увеличения специализированности формулировок) три класса типичных определений понятия система с использованием аппарата математической (или аналитической) формализации.
Для простоты здесь и далее тип определения будем обозначать через DN, где D – сокращение от definition; N – количество факторов, учитываемых в определении.
Определения данного типа применимы к практически произвольного вида системам, начиная от жилого здания и кончая космической станцией.
Система есть нечто целое:
S = A(1,0).
Данное определение выражает факт существования и целостность системы. Двоичное суждение A(1,0) отображает наличие или отсутствие данных качеств.
Система есть организованное множество:
S = (org,M),
где org – оператор организации; М – целевое множество.
Система есть множество вещей, свойств и отношений:
S = (m,n,r),
где m – вещи, n – свойства, r – отношения.
Определения данного типа уже обеспечивают возможность некоторого аналитического анализа, например топологического (формы, структуры – в D4) и аппаратом ТАУ (теории автоматического управления) в D5.
Примерами таких систем являются живая клетка, радиосигнал, трансмиссия автомобиля. Итак:
Система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды.
S = (е, ST, BE, E),
где е – элементы системы, ST – структура системы, BE – ее поведение, E – окружающая среда.
Система есть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором перехода и оператором выходов:
S = (X, Y, Z, H, ),
где X – входы, Y – выходы, Z – состояния, H – оператор входов, G – оператор выходов.
Усложненная D5, дополненная фактором времени и функциональными связями:
S = (T, X, Y, Z, H, G, κ, ϕ),
где X – входы, Y – выходы, Z – состояния, H – оператор входов, G – оператор выходов, κ – функциональная связь в уравнении y(t2) = k(x(t1), z(t1), t2), ϕ – функциональная связь в уравнении z(t2) = phi(x(t1), z(t1), t2).
Начиная с данного уровня детализации, определение системы сложно сформулировать в виде законченной фразы на естественном языке. Определения сложности 6 и выше в основном используются для описания специализированных систем и особенностей их функционирования.
D6 хорошо подходит для описания биологических и квазибиологических (т. е. подобных биологическим) систем:
S = (GN, KD, MB, EV, FC, RP),
где GN – генофонд системы, KD – граничные и комфортные условия существования, MB – обменные процессы, EV – процессы развития (модификации) системы, FC – способы (методы) функционирования, RP – возможные функции репродукции.
D7 используется в частности в моделях искусственного интеллекта (в нейрокибернетических исследованиях) и формализуется следующим образом:
S = (F, SL, R, FL, FO, LP, RE),
где F – тип выбранной модели представления, SL – структура связей (link structure), R – матрица вероятностей переходов, FL – совокупностей способностей (функций – learning functions) самообучения, FO – совокупностей способностей (функций – organization functions) самоорганизации, LP – проводимости связей (link performance), RE – правила возбуждения моделей (rules of excitation).
Определение, адаптированное для организационных систем, например отдельных проектных групп или целых организаций:
S = (PL, RO, RI, EX, PR, TD, SV, CR, EF),
где PL – цели и планы (planning), RO – внешние ресурсы (outer resources), RI – внутренние ресурсы (inner resources), EX – исполнители (executioners), PR – процессы (processes), TD – временные задержки (time delays), SV – способы мониторинга (supervision), CR – способы управления (control routines), EF – генерируемые системой эффекты – сущности, события (effects).