К определению понятия системы

Рассмотренные выше аспекты, стороны понятия информации относятся либо к статической информации, рассматриваемой в определенный момент времени, либо к наиболее примитивным актам ее движения. Анализ же информационных процессов невозможен без привлечения сведений о той среде, материальном субстрате, на котором эти процессы базируются. В самом деле, информация сама по себе не есть материя, это способ организации материальных объектов (например, совокупность состояний всех нейронов в мозгу). Следовательно, любые процессы обработки информации — это прежде всего процессы, происходящие в каких-то объектах.

Существенно, что эти объекты не могут рассматриваться как неделимые: важно проследить движение информации внутри объекта. Важно также то, что для сколько-нибудь сложных информационных процессов внутреннее устройство объектов, в которых происходят эти процессы, должно быть тоже достаточно сложным. Методологической базой для изучения расчленимых сложных объектов является системно-структурный подход, который в настоящее время приобрел статус общенаучного метода ([А1], [А7], [А8], [А11], [А13], [Б2], [Б4], [Б5], [Б14], [Б19]). Основные понятия системного подхода изложены ниже.

Система есть множество связанных между собой компонентов той или иной природы, упорядоченное по отношениям, обладающим вполне определенными свойствами; это множество характеризуется единством, которое выражается в интегральных свойствах и функциях множества [А8].

Выделим некоторые явные и неявные характеристики систем, заключенные в приведенном определении.

1. Любые системы состоят из исходных единиц — компонентов. В качестве компонентов системы (в широком смысле) могут рассматриваться объекты, свойства, связи, отношения, состояния, фазы функционирования, стадии развития. В рамках данной системы и на данном уровне абстракции (конкретизации) компоненты представляются как неделимые, целостные и различимые единицы, то есть исследователь абстрагируется от их внутреннего строения, но сохраняет сведения об их эмпирических свойствах.

Объекты, представляющие собой единицы, из которых состоит система, могут быть материальными (например, атомы, составляющие молекулы, клетки, составляющие органы) или идеальными (например, различные виды числа составляют элементы теоретической системы, называемой теорией чисел).

Свойства системы, специфичные для данного класса объектов могут стать компонентами системного анализа. Например, свойствами термодинамической системы могут быть температура, давление, объем, а напряженность поля, диэлектрическая проницаемость среды поляризация диэлектрика суть свойства электростатических систем. Свойства могут быть как изменяющимися, так и неизменными при данных условиях существования системы. Свойства могут быть внутренними (собственными) и внешними. Собственные свойства зависят только от связей (взаимодействий) внутри системы, это свойства системы «самой по себе». Внешние свойства актуально существуют лишь тогда, когда имеются связи, взаимодействия с внешними объектами (системами).

Связи изучаемого объекта также могут быть компонентами при его системном анализе. Связи имеют вещественно-энергетический, субстанциальный характер. Аналогично свойствам, связи могут быть внутренними и внешними для данной системы. Так, если мы описываем механическое движение тела как динамическую систему, то по отношению к этому телу связи имеют внешний характер. Если же рассмотреть более крупную систему из нескольких взаимодействующих тел, то те же механические связи следует считать внутренними по отношению к этой системе.

Отношения отличаются от связей тем, что не имеют ярко выраженного вещественно-энергетического характера. Тем не менее, их учет важен для понимания той или иной системы. Например, пространственные отношения (выше, ниже, левее, правее), временные (раньше, позже), количественные (меньше, больше).

Состояния и фазы функционирования важны для анализа функциональных, действующих на протяжении длительного времени систем. Сам процесс функционирования (последовательность состояний во времени) познается путем выявления связей и отношений между различными состояниями. Примерами могут быть фазы сердечного ритма, сменяющие друг друга процессы возбуждения и торможения в коре головного мозга и др.

Наконец, этапы, стадии, ступени, уровни развития выступают компонентами генетических систем. Если состояния и фазы функционирования относятся к поведению во времени системы, сохраняющей свою качественную определенность, то смена этапов развития связана с переходом системы в новое качество.

2. Между компонентами множества, образующего систему, существуют системообразующие связи и отношения, благодаря которым реализуется специфическое для системы единство. Система обладает общими функциями, интегральными свойствами и характеристиками, которыми не обладают ни составляющие ее элементы, взятые по отдельности, ни простая «арифметическая сумма» элементов. Иначе говоря, свойства системы в целом неаддитивны по отношению к свойствам ее элементов и подсистем. Существенным показателем внутренней целостности системы является ее автономность, или относительная самостоятельность поведения и существования. По степени автономности можно в известной степени судить об уровне и степени их относительной организованности и самоорганизованности.

3. Существенными характеристикамилюбых систем являются присущие им организация и структура, с которыми тесно связано математическое описание систем.

4. Любая система существует лишь в определенных границах изменений ее свойств, поэтому обычно задаются максимальные и минимальные значения ее переменных.

5. Относительность понятий «компонент» («элемент») и «система» («структура») состоит в том, что любая система может, в свою очередь, выступать в качестве компонента или подсистемы более широкой системы. С другой стороны, компоненты, выступающие при анализе системы как нерасчлененные целые, при более детальном рассмотрении (микроанализе) сами по себе проявляют себя как системы. В любом случае (и именно это служит основой для расчленения системы на подсистемы) связи элементов внутри подсистемы сильнее, чем связи между подсистемами, и сильнее, чем связи между элементами, принадлежащими различным подсистемам. Существенно также то, что количество типов элементов (подсистем) ограничено, внутреннее разнообразие и сложность системы определяется, как правило, разнообразием межэлементных связей, а не разнообразием типов элементов.

6. Для любых (и особенно высокоорганизованных) систем важно выяснить характер связи подсистем, иерархических уровней внутри системы; в системе сочетаются взаимосвязь ее подсистем по одним свойствам и отношениям и относительная независимость по другим свойствам и отношениям. В самоуправляемых системах это выражается, в частности, в сочетании централизации деятельности всех подсистем с помощью центральной управляющей инстанции с децентрализацией деятельности уровней и подсистем, обладающих относительной автономностью.

7. Сложная система — это результат эволюции более простой системы. Система не может быть изучена, если не изучен ее генезис.

Итак, познание того или иного объекта как системы должно включать в себя следующие основные моменты: а) определение структуры и организации системы; б) определение собственных (внутренних) интегральных свойств и функций системы; в) определение функций системы как реакций на выходах в ответ на воздействие других объектов на входы; г) определение генезиса системы, т.е. способов и механизмов ее образования, а для развивающихся систем — способов их дальнейшего развития.

Особенно важной характеристикой системы является ее структура. Унифицированное описание систем на структурном языке предполагает определенные упрощения и абстракции. Если при определении компонентов системы мы абстрагировались от их строения, рассматривая их как нерасчлененные единицы, то следующий шаг заключается в отвлечении от эмпирических свойств компонентов, от их природы (физической, биологической и пр.) при сохранении различий по качеству. Таким образом, при анализе структуры мы имеем дело с абстрактными качественно различными единицами.

Между компонентами системы, как было отмечено выше, существуют различные связи и отношения. Сами способы связи и виды отношений зависят как от природы компонентов, так и от условий существования системы. Для понятия структуры специфичен особый и в то же время универсальный тип отношений и связей — отношения композиции элементов. Отношения порядка (упорядоченности) в системе существуют в двух видах: устойчивые и неустойчивые применительно к точно определенным условиям существования системы. Понятие структуры отображает устойчивую упорядоченность. Структура системы есть совокупность устойчивых связей и отношений, инвариантных по отношению к вполне определенным изменениям, преобразованиям системы. Выбор этих преобразований зависит от границ и условий существования системы. Структуры объектов (систем) того или иного класса описываются в виде законов их строения, поведения и развития.

В заключение кратко остановимся на взаимосвязи и взаимозависимости систем и составляющих их элементов. Здесь обнаруживаются следующие диалектические закономерности [Б5].

1. Относительная самостоятельность структуры, независимость ее от элементов. При удалении из системы одного или нескольких элементов структура может остаться неизменной, а система может сохранить свою качественную определенность (в частности, работоспособность). Удаленные элементы в некоторых случаях могут быть без ущерба заменены новыми, инокачественными. В этом проявляется преобладание внутренних структурных связей над внешними.

2. Зависимость структуры от элементов. Структура не существует как независимое от элементов организующее начало, а сама определяется составляющими ее элементами. Совокупность элементов не может сочетаться произвольным образом, следовательно, способ связи элементов (структура будущей системы) частично определяется свойствами элементов, взятых для ее построения. Например, структура молекулы определяется (частично) тем, из каких атомов она состоит.

3. Относительная самостоятельность элементов, независимость их от структуры. Вхождение элемента в структуру более высокого уровня мало сказывается на его внутренней структуре. Ядро атома не изменяется, если атом войдет в состав молекулы, а микросхеме «все равно», в составе какого устройства она функционирует.

4. Зависимость элементов от структуры. Элемент может выполнять присущие ему функции только в составе системы, только в координации с соседними элементами. В некоторых случаях даже сколько-нибудь длительное сохранение элементо своей качественной определенности невозможно за пределами системы. Рука, отрезанная от тела, есть рука только по названию (пример В. И. Ленина).