Понятие сложности систем и основания системного подхода в процессе исследования объектов

Одно из первых определений сложной системы было дано в 1973 г. Н.П. Бусленко. Он писал, что систему надо считать сложной, если она состоит из большого числа взаимосвязанных и взаимодействующих между собой элементов, и что сложная система способна выполнять сложную функцию. Позднее в работе [43] им было дано определение, характеризующее некоторые основные свойства подобных систем: «Сложная система является многоуровневой конструкцией из взаимодействующих элементов, объединяемых в подсистемы различных уровней», а математическая модель сложной системы «состоит из математических моделей элементов и математической модели взаимодействия между элементами».

В качестве примеров сложных систем можно привести такие: энергетические комплексы, телефонные сети крупных городов, информационные системы, отраслевые автоматизированные системы управления и, несомненно, структуры живых организмов. Живые организмы принадлежат к категории сложных природных систем. Живые организмы непрерывно и в разной форме получают из внешней среды информацию и преобразуют ее так, что в организме происходят нужные и весьма разнообразные реакции. В клетках организма ежеминутно выполняются миллионы химических реакций, и в зависимости от концентрации определенных регуляторных белков происходит переключение генов, ответственных за производство нужных белков [44].

Системный подход — методологическое направление в науке, основная задача которого состоит в разработке методов исследования сложноорганизованных объектов-систем различных типов и классов. Наиболее широкое применение методы системного подхода находят при исследовании сложных развивающихся объектов — иерархических, как правило, самоорганизующихся биологических и т.д. Существенное значение в системном подходе придается выявлению вероятностного характера поведения исследуемых объектов.

В поисках методов моделирования сложных систем исследователи обращаются к различным разделам математики, к таким как теория нечетких множеств и средств интерактивной компьютерной графики. Методологическим ориентиром их действий служит теорема К. Гёделя о неполноте, свидетельствующая о невозможности полной формализации знаний, что приводит к необходимости применения сочетания не только математических, но и эвристических методов в ходе проведения системных исследований [7].

Природные системы обладают особенностью. Она заключается в том, что природа не живет по абсолютным законам. В природных системах встречаются и отклонения от выявленных закономерностей, что характерно для живых систем. Природа демонстрирует нам не просто более высокую степень, а совсем другой уровень сложности. Оказывается, почти все природные образования имеют фрактальную структуру. Например, хаотический характер ритма сердца позволяет ему гибко реагировать на изменение физических и эмоциональных нагрузок, подстраиваться под них. Известно, что регуляризация сердечного ритма приводит через некоторое время к летальному исходу. Одна из причин заключается в том, что сердцу может не хватить «механической прочности» для того, чтобы скомпенсировать внешние воздействия. Регулярность свидетельствует об уменьшении сопротивляемости организма случайным воздействиям внешней среды, когда он уже не способен адекватно отследить изменения и достаточно гибко на них отреагировать. Очевидно, что подобной пластичностью и управляемостью должны обладать любые сложные системы, функционирующие в изменчивой среде. В этом залог их сохранности и успешной эволюции (см. «Наука и жизнь», 2001, № 5).

Анализ определений понятия «система» позволяет в широком смысле говорить о системе (S) как об упорядоченной паре множеств: множество соответствующих элементов (А) и множество отношений (R) между элементами множества А:

Всякое бинарное отношение, обладающее такими свойствами, как рефлексивность, симметричность, транзитивность, принято называть отношением эквивалентности (тождество, равенство, подобие, пропорциональность и т.п.). Говоря о важности этих отношений, достаточно сказать, что на том или ином из них основана любая классификации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >