Классификация систем по сложности

Понятие сложности было рассмотрено в п. 2.1. Ввиду сложности самого понятия "сложности" в настоящий момент существует несколько классификаторов, которые в той или иной мере отражают это понятие (различные точки зрения на эти понятия).

В табл. 2.1 представлены следующие классификаторы систем, основанием для которых является понятие "сложность":

· по сложности (классификатор N 3);

· принципам усложняющегося поведения (классификатор N 4);

· степени организованности (классификатор N 5);

· степени ресурсной обеспеченности (классификатор N 6);

В основу классификатора N 3, предложенного К. Боулдингом, заложен принцип информационного взаимодействия системы и среды, где каждый последующий класс систем характеризуется большим проявлением открытости и стохастичности поведения системы.

Классификатор N 4, построенный по принципам усложняющегося поведения системы, будет рассмотрен в п 9.4.1, т. к. он наиболее часто используется при оценке эффективности сложных систем.

Классификатор N 5, построенный по степени организованности систем, был разработан В.В. Налимовым, который предложил выделять три класса систем первого уровня:

· хорошо организованные;

· плохо организованные (диффузные);

· самоорганизующиеся.

Рассматриваемые классы систем можно достаточно четко разграничить с помощью характерных для каждого класса признаков,

позволяющих поставить в соответствие разным классам методы формализованного представления систем и способы представления целей для них.

Выделенные классы можно рассматривать как подходы к определению степени полноты отображения объекта или решаемой задачи, которые могут выбираться в зависимости от стадии (уровня) познания объекта и возможности получения информации о нем.

Ниже дана краткая характеристика этих классов. Представить изучаемый объект в виде хорошо организованной системы — это значит определить все ее компоненты (на рассматриваемом иерархическом уровне) и их взаимосвязи между собой и с целями системы. В том случае задачи выбора целей и выбора средств их достижения не разделяются. Связи целей со средствами описываются в виде критериев или показателей эффективности, критерия функционирования, целевой функции и т. п., которые могут быть представлены формулой, уравнением, системой уравнений.

Большинство моделей точных наук (физика, техника, химия и т. д.) основаны на представлении объектов и процессов классом хорошо организованных систем. Очевидно, что для отображения объекта в виде хорошо организованных систем приходится разделять все компоненты системы и факторы внешнего воздействия на нее на существенные и несущественные.

Представление объекта этим классом систем применяется в тех случаях, когда допустимо детерминированное описание системы и существует экспериментальная возможность подтверждения адекватности такой модели. Попытка применения этого класса для представления сложных многокомпонентных объектов или многокритериевых задач плохо удается. Это не только требует недопустимо больших затрат времени на построение модели, но часто не реализуется из-за невозможности постановки эксперимента, проверяющего адекватность модели.

В этом случае приходится представлять объект в виде плохо организованной (диффузной) системы. Для этого класса систем не ставится задача определения всех компонент системы и связей между ними. Система характеризуется некоторым набором макропараметров и закономерностями, которые выявляются исследованием не всего объекта или класса явлений и процессов, а выделением и изучением некоторой выборочной совокупности. Затем результаты исследования этой выборки переносятся на всю систему с некоторой контролируемой вероятностью.

В качестве примера применения диффузной системы для описания объектов можно привести описание поведения газа. При использовании газа для решения прикладных задач его не оценивают по

поведению каждой молекулы заданного объема, а характеризуют такими макропараметрами как давление, относительная проницаемость, постоянная Больцмана и т. п.

В качестве другого примера можно привести описание подсистемы "кадры" в некоторой социотехнической системе. Описывая динамику изменения кадров, например в научно-производственном объединении, с помощью теории массового обслуживания вместо временных характеристик каждого отдельного человека (момент зачисления или ухода) вводят макрохарактеристики: интенсивность входного кадрового потока, среднее время пребывания в системе и т. д.

Отображение объектов в виде салюорганизующихся систем позволя­ет исследовать наименее изученные объекты и процессы с большой неопределенностью на начальном этапе постановки задачи.

Класс само организующихся или развивающихся систем характеризуется рядом признаков диффузных систем, приближающих их к реальным объектам: стохастичностью поведения, нестабильностью отдельных параметров и т. п. и, кроме того, такими специфическими как:

· непредсказуемость поведения;

· способность адаптироваться к изменяющимся условиям среды
(менять состав и структуру, сохраняя при этом свойство
целостности);

· способность противостоять энтропийным тенденциям, форми­
ровать возможные варианты поведения и выбирать из них лучший
и т. д.

Методологически идею отображения объекта в виде самоорганизующейся системы можно сформулировать так: разрабатывается знаковая система, с помощью которой фиксируют известные на данный момент компоненты и связи, а затем путем преобразования полученного отображения с помощью установленных правил (декомпозиции, композиции и т.д.) получают новые, неизвестные ранее взаимоотношения и зависимости, которые могут либо послужить основой принимаемых решений, либо подсказать последующие шаги на пути подготовки решения.

Таким образом, можно накапливать информацию об объекте, фиксируя при этом новые компоненты и связи, и получать последовательное отображение состояний развивающейся системы, постоянно создавая все более адекватную модель реального изучаемого или создаваемого объекта.

Классификатор N 6 построен на основании оценки степени ресурсной обеспеченности управления системой. Необходимость создания такого классификатора вытекает из следующих рассуждений. Для того чтобы практически оперировать с системой (создавать ее, изучать,

оценивать и т.д.) необходимо не только создать модель системы, но и обеспечить ее работоспособность (актуализировать модель). Ценность модели заключается не только в том, чтобы она позволяла принимать нужные решения, но и в том, чтобы эти решения были приняты к требуемому моменту времени.

Однако на практике всегда имеет место дефицит ресурсов, и в зависимости от степени ресурсообеспечения имеют место различные ситуации, связанные с управлением системами. Эти различия являются основанием для классификации, которая позволяет выделить такие системы как "большие" и "сложные". Структура этого классификатора показана на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Классификация систем по степени

ресурсной обеспеченности управления

Большими называют системы, для актуализации модели которых в целях управления недостает материальных ресурсов. Существует два способа понижения размерности системы (перевод ее из "большой" в "малую"): разработать более мощное вычислительное средство и увеличить ресурсное обеспечение, либо разделить (декомпозировать) систему на ряд связанных подсистем.

Сложной называют такую систему, модель которой, используемая для управления системой, неадекватна заданной цели; или, по другому, это

такая система, в модели которой не хватает информации для эффективного управления. Существует два способа перевода системы из "сложной" в "простую".

Первый способ состоит в более тщательном анализе системы, выяснении конкретных причин сложности, получении (выработке) необходимой информации и включении ее в модель.

Второй способ заключается в смене целей. Этот способ обычно мало эффективен для технических систем, зато в социальных и социотехнических системах часто является единственным.

Классификатор N 7 (по целеполаганию) кратко описан в п. 2.2.

Классификаторы N 8 и 9 не нуждаются в специальных комментариях, т. к. основание классификации отражено в названии классов.

Классификатор N10 описывает ситуацию, подробно рассмотренную в главе 4.

Рассмотренный выше конфигуратор классификаторов систем позволяет в процессе оперирования с системой на этапе ее жизненного цикла учитывать все точки зрения на систему, т.е. реализовывать системный подход к анализу системы. Поэтому имеет смысл на этапе разработки модели системы или нескольких моделей системы для различных участков ее жизненного цикла и различных целей сформулировать системное определение изучаемого объекта (системы). Примеры таких формулировок для технической системы — "телевизор" и социобиологической системы "человек" приведены ниже.

Телевизор — это искусственная, неживая, закрытая, целенаправленная, хорошо организованная, сложная (простая), малая система гомеостатического типа с количественным описанием переменных, управляемая извне.

Человек — это естественная, живая, открытая, целеустремленная, большая, сложная, самоорганизующаяся система рефлексивного типа со смешанным описанием переменных, самоуправляемая и (или) управляемая извне.

ВОПРОСЫ

и упражнения для самоконтроля

1.Охарактеризуйте понятие "сложность". Опишите несколько сложных
ситуаций и сравните их между собой по степени сложности
(качественно).

2.Охарактеризуйте понятия "проблема", "проблемная ситуация".
Сформулируйте несколько проблем различной сложности.

3.Что такое "система"? Как "система" связана с "проблемой"?

4.Сформулируйте основные характеристики системы.

5.Приведите пример системы, предназначенной для достижения
нескольких целей или решения нескольких проблем.

6.Приведите пример цели, которая может быть достигнута разными
системами.

7.В чем разница между целенаправленными и целеустремленными
системами?

8.Приведите несколько примеров целенаправленных систем.

9.Приведите примеры целеустремленных систем.

10.Поясните на примере как "точка зрения" влияет на назначение
системы (приближает назначение системы к цели и удаляет от нее).

11.Почему возникают конфликты при определении назначения системы?

12.Для какой-либо системы сформулируйте ее цели (или цель) и воз­
можные преграды (внешние и внутренние) на пути их достижения.

13.Нарисуйте схему взаимозависимостей проблемы, цели и основных
свойств системы.

14Перечислите существующие типы классификаторов систем.

15Сформулируйте и поясните на примере основные различия между
искусственными и естественными системами.

16Приведите пример открытых и замкнутых систем.

17Поясните основные требования, предъявляемые к описанию объекта
анализа с помощью хорошо организованной системы.

18Охарактеризуйте особенности диффузных систем.

19.В чем основное отличие класса самоорганизующихся систем от класса
систем хорошо организованных?

20Приведите примеры больших и малых систем. Рассмотрите ситуации,
когда одна и та же система может быть большой или малой.

21.В чем отличие сложных систем от простых? Поясните это отличие на
примерах. Каковы возможности перевода системы из класса сложных

в класс простых?

22.Поясните принцип организации гомеостатической системы.

23.Сформулируйте основные различия для решающих (без предвиденья)
и предвидящих систем.

24.Поясните процесс функционирования системы рефлексивного типа.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: