Відкриття системи

«Класична» теорія систем застосовує класичну математику. Її мета - встановити принципи, застосовні до систем взагалі або до їх певним підкласам (наприклад, до закритих і відкритих систем); розробити засоби для їх дослідження і опису та застосувати ці кошти до конкретних випадків. Враховуючи достатню спільність одержуваних результатів, можна стверджувати, що деякі формальні системні властивості відносяться до будь-якої сутності, яка є системою (до відкритих систем, до ієрархічних систем і т. д.), навіть якщо її особлива природа, частини, відносини і т. д. не відомі або не досліджені.

Використання обчислювальних машин та моделювання. Системи диференціальних рівнянь, застосовувані для «моделювання» або специфікації систем, зазвичай вимагають багато часу для свого рішення, навіть якщо вони лінійні і містять трохи змінних; нелінійні системи рівнянь розв'язати тільки в деяких окремих випадках. З цієї причини з використанням обчислювальних машин відкрився новий підхід до системних досліджень.

Теорія осередків. Одним з аспектів системних досліджень, який слід виділити, оскільки ця область розроблена надзвичайно докладно, є теорія осередків, що вивчає системи, складені з под'едініц з певними граничними умовами, причому між цими под'едініцамі мають місце процеси переносу. Такі коміркові системи можуть мати, наприклад, «ланцюгову» або «соскову» структуру (ланцюг клітинок або центральну клітинку, що сполучається з рядом периферійних осередків). Цілком зрозуміло, що за наявності в системі трьох і більше клітинок математичні труднощі стають надзвичайно великими. У цьому випадку аналіз можливий лише завдяки використанню перетворень Лапласа та апарату теорій мереж і графів.[5]

Теорія множин. Загальні формальні властивості систем і формальні властивості закритих і відкритих систем і т. д. можуть бути аксіоматизована в мові теорії. З математичного витонченості цей підхід вигідно відрізняє від більш грубих і спеціалізованих формулювань «класичної» теорії систем. Зв'язки аксіоматизована теорії систем з реальною проблематикою системних досліджень поки виявлені досить слабко.

Теорія графів. Багато системні проблеми відносяться до структурних і топологічних властивостях систем, а не до їх кількісним відносинам. У цьому випадку використовується кілька різних підходів. У теорії графів, особливо в теорії орієнтованих графів (диграфів), вивчаються реляційні структури, що подаються в топологічному просторі. Ця теорія застосовується для дослідження реляційних аспектів біології. У математичному сенсі вона пов'язана з матричної алгеброю, по своїм моделям - з тим розділом теорії осередків, в якому розглядаються системи, що містять частково «проникні» підсистеми, а внаслідок цього - з теорією відкритих систем.[4]

Теорія мереж у свою чергу пов'язана з теоріями множин, графів, осередків і т. д. Вона застосовується до аналізу таких систем, як нервові мережі.[4]

Кібернетика є теорією систем управління, в основі яких лежить зв'язок (передача інформації) між системою і середовищем і всередині системи, а також управління (зворотний зв'язок) функціями системи щодо середовища. Як вже говорилося, кібернетичні моделі допускають широке застосований, але їх не можна ототожнювати з теорією систем взагалі. У біології та інших фундаментальних науках кібернетичні моделі дозволяють описувати формальну структуру механізмів регуляції, наприклад, за допомогою блок-схем і графів потоків. Використання кібернетичних моделей дозволяє встановити структуру регуляції системи навіть в тому випадку, коли реальні механізми залишаються невідомими і система являє собою «чорний ящик», який визначається тільки його входом і виходом. Таким чином, одна і та ж кібернетична схема може застосовуватися до гідравлічних, електричним, фізіологічним і т. д. системам. Ретельно розроблена технічна теорія сервомеханизмов застосовується до природних систем в обмеженому обсязі.

Теорія інформації в сенсі К. Шеннона і У. Вівера спирається на поняття інформації, математичний вираз для якої ізоморфно висловом для негентропії в термодинаміки. Вважається, що поняття інформації можна використовувати в якості запобіжного організації. Хоча теорія інформації має велике значення для техніки зв'язку, її застосування в науці досі вельми незначні. Головною проблемою залишається з'ясування відносини між інформацією та організацією, між теорією інформації та термодинамікою.[5]

Теорія автоматів являє собою теорію абстрактних автоматів, які мають вхід, вихід, іноді здатних діяти методом проб і ошіпліч і навчатися. Загальною моделлю теорії автоматів є машина Тьюринга, яка являє собою абстрактну машину, здатну друкувати (або прати) на стрічці кінцевої довжини цифри 1 і 0. Можна показати, що будь-який як завгодно складний процес може моделюватися машиною Тьюринга, якщо цей процес можна виразити кінцевим числом операцій. У свою чергу те, що можливо логічно (тобто в алгоритмічній символізмі), може також бути сконструйоване - в принципі, але не завжди практично - автоматом (тобто алгоритмічної машиною).

Теорія ігор. Вона дещо відрізняється від інших розглянутих системних підходів, все ж можна поставити в ряд наук про системи. У ній розглядається поведінка «раціональних» гравців, що намагаються досягти максимальних виграшів і мінімальних втрат за рахунок застосування відповідних стратегій у грі з суперником (або природою). Отже, теорія ігор по суті розглядає «системи», які включають антагоністичні «сили».[6]

Теорія рішень є математичною теорією, що вивчає умови вибору між альтернативними можливостями.[6]

Теорія черг розглядає оптимізацію обслуговування при масових запитах.

Незважаючи на неоднорідність і явну неповноту проведеного розглянуто, відсутність достатньої чіткості в розрізненні моделей (наприклад, моделей відкритої системи, ланцюги зворотного зв'язку і т. д.) і математичних формалізмів (наприклад, формалізмів теорій множин, графів, ігор), таке перерахування дозволяє показати, що існує цілий ряд підходів до дослідження систем, а деякі з них мають потужними математичними методами. Системні дослідження означають прогрес в аналізі проблем, які раніше не вивчалися, вважалися такими, що виходять за межі науки або суто філософськими.[5]

Теорія відкритих систем - важливе узагальнення фізичної теорії, кінетики та термодинаміки. У її рамках були сформульовані нові принципи і підходи, такі, як принцип еквіфінальних, узагальнення другого початку термодинаміки, можливість підвищення порядку у відкритих системах, наявність періодичних явищ при «помилку» системи і її фальстарт і т. д. Подальшого вивчення потребує можливість вимірювання організації в термінах ентропії («ланцюг ентропії» вищих молекулярних сполук, що показує певний порядок складових молекул).

Дата добавления: 2015-09-04