Повна версія

Головна arrow Екологія arrow Теорія систем в екології

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Поняття системи

Будь-який неелементарний об'єкт можна розглядати як підсистему цілого (до якого належить даний об'єкт), виділивши в ньому окремі частини й визначивши взаємодії цих частин, службовців якої-небудь функції.

Система (від давньогр. σύστημα – "сполучення") – множина взаємозв'язаних елементів, відокремлена від середовища, що взаємодіє з ним, як єдине ціле. Проте в системному аналізі використовують різні визначення поняття "система".

Сам Л. фон Берталанфі визначав систему як сукупність елементів, що знаходяться у визначених відношеннях один з одним і з середовищем.

Згідно із визначенням В. І. Вернадського система – це сукупність різних функціональних одиниць (біологічних, людських, інформаційних тощо), які пов'язані із середовищем і слугують для досягнення певної загальної мети шляхом дії над матеріалами, енергією, біологічними явищами та керування ними.

Однак такі визначення не дають можливості відрізнити систему від несистем, оскільки кожен об'єкт знаходиться в безпосередньому або опосередкованому зв'язку з іншими об'єктами матеріального світу. Наприклад, залежно від мети дослідження як система може бути прийнятий певний вид організмів, або популяція, або окремий індивід, або його орган і т. д. Відношення об'єктів у системі повинні володіти визначеними властивостями й однорідністю відносин і зв'язків елементів. Однак навіть обмеження зв'язків у системі не робить визначення системи досить чітким. Вчені дійшли висновку, що систему потрібно обмежити якимось ступенем відносин, що додало б системі визначеності й дало б можливість розрізняти її в конкретних дослідженнях. Тому, як правило, дослідники інтуїтивно відкидають визначену кількість сполучення змінних, залишаючи лише підмножину тих зв'язків, елементів і відносин, що необхідні для конкретного дослідження.

Зокрема, за В. М. Сагатовським, система – це скінченна множина функціональних елементів і відношень між ними, які виокремлено із середовища відповідно до певної мети в межах визначеного часового інтервалу.

Згідно з Ю. І. Черняком система – це відображення у свідомості суб'єкта (дослідника, спостерігача) властивостей об'єктів та їх відношень у вирішенні завдання дослідження, пізнання. Відома також велика кількість інших визначень поняття "система", що використовуються залежно від контексту, галузі знань та цілей дослідження.

Відтак дати визначення системи можна через такі чотири ознаки:

  • 1) система являє собою цілісний комплекс взаємозв'язаних елементів;
  • 2) система утворює єдність із середовищем;
  • 3) як правило, системи, що досліджуються, є елементами більш високого класу;
  • 4) елементи будь-якої системи, що досліджується, у свою чергу, можуть бути системами нижчого порядку.

Підбиваючи підсумки, дамо таке узагальнене визначення системи: це структурно-функціональна цілісна єдність множини взаємозв'язаних між собою елементів, яку виокремлено із середовища відповідно до певної мети в межах визначеного часового інтервалу.

Розглянемо деяку систему S (рис. 1.1).

Модель системи

Рисунок 1.1 – Модель системи

Кожна система характеризується певним складом і структурою.

Структурою системи називають сукупність необхідних і достатніх для досягнення цілей відношень (зв'язків) між її компонентами (елементами). При цьому в складних системах структура відображає не всі елементи та зв'язки між ними, а лише найбільш істотні, що мало змінюються при поточному функціонуванні системи й забезпечують існування системи та її основних властивостей. Структура характеризує організованість системи, стійку упорядкованість її елементів і зв'язків. Структурні зв'язки є відносно незалежними від елементів і можуть виступати як інваріант під час переходу від однієї системи до іншої, переносячи закономірності, виявлені й відбиті у структурі однієї з них, на інші.

Елементи, що входять до складу системи, позначаються символами Х1, Х2, …, Х„, де η – кількість елементів.

Елементом системи називають найпростішу складову частину системи, яку умовно розглядають як неподільну. Поняття неподільності є умовним та визначається залежно від конкретних завдань. Наприклад, при розгляді організму як системи з метою визначення стану його здоров'я немає потреби враховувати молекулярну будову його клітин, а достатньо виділити органи як елементи організму.

Елемент – це відносно самостійна частина системи, яка на даному рівні аналізу розглядається як одне ціле зі своєю поведінкою, спрямованою на реалізацію властивої цьому елементу функції.

Характеристиками елемента є:

  • – елемент виконує одну чи декілька функцій;
  • – елемент має свої властивості, свою поведінку;
  • – елемент використовується у певному контексті.

Важливим поняттям є цілісність елемента. Вона залежить від внутрішніх і зовнішніх факторів. Такими факторами є зв'язки елемента та інтенсивність обміну. Внутрішні фактори – зв'язки та інтенсивність взаємодії частин елемента. Зовнішні фактори – це зв'язки елемента з іншими елементами і взаємодія між ними. Цілісність елемента визначається співвідношенням внутрішніх і зовнішніх факторів. Коли внутрішні фактори переважають над зовнішніми, то елемент є стійким, в іншому разі він може бути або зовсім нестійким, або мати певну відносну стійкість. У теорії систем ці властивості виражають більш формалізованою мовою на основі математичної теорії множин.

Саме поняття "елемент" трактується подвійно. З одного боку, елемент – це абсолютна категорія, що має конкретний зміст, а з другого – поняття відносне. Поняття "елемент" як абсолютна категорія означає, що це початкова, неподільна, найменша частинка системи. Ми вважаємо, що така частинка існує і в такому відношенні поняття "елемент" має абсолютне значення. З іншого боку, поняття "елемент)) є відносним, оскільки пов'язане з рівнем розгляду і деталізації системи із завданнями дослідження. Залежно від цілей розгляду, точки зору елементом може бути та чи інша частина системи, той чи інший ц компонент. Зі зміною точки зору поняття "елемент)) змінюється, тобто категорія "елемент" залежить від розгляду системи і в цьому полягає відносність поняття "елемент".

Складову частину системи, у якій можна виокремити інші складові, називають підсистемою.

У сукупності елементи й підсистеми називають компонентами системи. Поділ системи на окремі елементи й підсистеми є неоднозначним і залежить від мети й конкретних завдань дослідження.

Множина

(1.1)

що складається з усіх внутрішніх елементів, називаєтьсям складом системи S.

Елементи пов'язані між собою різноманітними зв'язками, що мають назву системоутворювальних, оскільки саме вони перетворюють набір елементів у цілісну систему.

Зв'язком називають співвідношення між компонентами системи, що базуються на взаємозалежності й взаємообумовленості. Поняття "зв'язок" характеризує чинники виникнення й збереження цілісності та властивостей системи. З формального погляду зв'язок визначають як обмеження кількості ступенів вільності компонент системи. Зв'язок можна охарактеризувати за напрямом, силою, характером (видом). За першою ознакою зв'язки поділяють на спрямовані та неспрямовані. За другою – на сильні та слабкі. Іноді для цього вводять шкалу сили зв'язків для конкретної задачі. За характером (видом) вирізняють зв'язки підпорядкування, породження (генетичні), рівноправні (байдужі), управління. Деякі із цих класів можна поділити більш детально: наприклад, зв'язки підпорядкування можуть бути типу "рід – вид", "частина – ціле"; зв'язки породження- типу "причина – наслідок". Зв'язки можна класифікувати також за місцем розташування (внутрішні та зовнішні), спрямованістю процесів у системі в цілому чи в окремих її підсистемах (прямі та зворотні) та за деякими більш конкретними ознаками. Зв'язки в конкретних системах можуть бути одночасно охарактеризовані за кількома з названих ознак.

Сукупність усіх зв'язків між елементами системи утворюють її структуру:

(1.2)

Кожна система існує у зовнішньому (для неї) середовищі V:

(1.3)

Сукупність усіх систем, що знаходяться в безпосередніх зв'язках із даною системою, є зовнішнім середовищем системи; де k – кількість систем, що безпосередньо пов'язані з даною системою.

Склад структура і зовнішнє середовище можуть змінюватися з плином часу, що можна записати таким чином:

(1.4)

(1.5)

(1.6)

Функцією системи S називається закон (сукупність правил) F, згідно з яким залежно від зовнішніх факторів V (t) відбуваються зміни у часі складу X (t) та структури Σ (t) системи S.

Таким чином, системою S (t), що функціює у зовнішньому середовищі V (t), називається об'єкт

(1.7)

утворений елементами множини•, що пов'язані між собою певними зв'язками, які утворюють структуру Σ (t) системи S. Як склад, так і структура Σ(t) системи змінюється з часом згідно з функцією F.

Якщо система здатна переходити з одного стану до іншого з плином часу, то говорять, що вона має певну поведінку. Цим поняттям користуються, коли не відомі закономірності (правила) переходу з одного стану до іншого. Тоді зазначають, що система має якусь поведінку, та з'ясовують її характер, механізми, алгоритми тощо. Стан системи – це сукупність значень її параметрів (властивостей) у певний момент часу. Його визначають або через вхідні впливи й вихідні сигнали (результати), або через макропараметри, макровластивості системи (тиск, швидкість, температура, уставний фонд тощо).

Своєю поведінкою система прямує до певної мети. Метою системи називають її бажаний майбутній стан. Залежно від стадії пізнання об'єкта, етапу системного аналізу в цей термін вкладають різний зміст – від ідеальних устремлінь, що виражають активну свідомість окремих осіб або соціальних систем, до конкретних цілей – результатів. У першому випадку можуть формулюватися цілі, досягнення яких є неможливим, але до яких можна безупинно наближатись. У другому – цілі мають бути досяжними в межах певного інтервалу часу й формулюються іноді навіть у термінах кінцевого продукту діяльності. Часто розрізняють суб'єктивні та об'єктивні цілі. Суб'єктивна мета – це суб'єктивний погляд дослідника (керівника, власника) на бажаний майбутній стан системи. Об'єктивна мета – це майбутній реальний стан системи, тобто стан, до якого переходитиме система при заданих зовнішніх умовах і керівних впливах. Суб'єктивні та об'єктивні цілі системи у загальному випадку можуть розрізнятися. Зокрема, вони не збігаються, якщо система є погано дослідженою або якщо суб'єкт, який визначає цілі, недостатньо обізнаний із закономірностями функціонування системи чи ігнорує їх.

Системі притаманні такі ознаки, як внутрішня рівновага, стійкість до впливу інших систем, розвиток із плином часу та адаптація до змін навколишнього середовища.

Рівновага – це здатність системи за відсутності зовнішніх впливів, що збурюють (чи при постійних впливах), зберігати свою поведінку як завгодно довго.

Під стійкістю стану системи розуміють ситуацію, коли малим змінам зовнішніх впливів відповідають малі зміни вихідних параметрів системи чи її властивостей.

Поняття розвитку, як і поняття рівноваги та стійкості, характеризує зміну стану системи в часі. Воно допомагає пояснити складні термодинамічні й інформаційні процеси у природі та суспільстві. Вирізняють еволюційний та стрибкоподібний (революційний) розвиток. У першому випадку характеристики з часом змінюються повільно, структура системи залишається сталою. У другому – спостерігаються різкі стрибкоподібні зміни окремих параметрів системи, можуть змінюватися її будова й характер зв'язків між компонентами.

Адаптацією називають процеси пристосування системи до зовнішнього середовища, внаслідок яких підвищується ефективність її функціонування. Ці процеси можуть супроводжуватися зміною структури та характеристик системи.

Поняття системи може використовуватися як під час дослідження матеріальних, так й ідеальних явищ. Тому такі поняття й категорії, як річ, властивість, співвідношення, відношення, зв'язок, кількість, якість тощо – це категорії першого типу, які називають формальними, а також категорії другого типу – це матерія, свідомість, простір, час – вони називаються змістовними.

Речі, взяті поза якимось відношенням одна до іншої, ніколи не утворюють систему. З іншого боку, ніколи не утворюють систему й відношення без урахування речей. Причому сукупність речей з відношеннями між ними іноді утворюють систему, а іноді ні. Для того щоб визначити достатню умову існування системи, потрібно ввести третю категорію – властивість. У ході системного дослідження спочатку визначається властивість, потім відношення, що мають таку властивість, і лише потім установлюють множину елементів, у яких реалізується таке відношення.

 
<<   ЗМІСТ   >>