Системні властивості. Класифікація систем

Зміст
Вступ
1. Властивості систем.
2. Класифікація систем.
3. Складні системи та їх характеристика.
Висновки
Рекомендована література
1. Сурмин Ю.П. Теория систем и системный анализ: Учеб. пособие. — К.: МАУП, 2003. с. 76 – 100.
2. Волкова В.Н. Теория систем: Учеб. Пособие / В.Н.Волкова, А.А. Денисов. — М.: Высш. шк., 2006. с. 45 – 73.

Природні і штучні системи мають ряд властивостей, які дозволяють виділити їх серед множини інших об'єктів, що оточують людину. Найважливішими з них є цілісність і емерджентність.
Знання властивостей систем дозволяє провести їх класифікацію, яка потрібна як для проведення аналізу вже існуючих систем, так і створення (проектування) нових, таких, що мають задані характеристики.
Серед множини систем виділяється клас складних людино-машинних систем. До подібних систем відносяться і комплексні системи захисту інформації.
Мета лекції – вивчення основних свойст систем, підходів до їх класифікації і характеристик складних систем.

1. Властивості систем

Стан системи – сукупність істотних властивостей, які система має в кожен момент часу.
Властивість – сторона системи, яка обумовлює її відмінність від інших систем або схожість з ними і така, що проявляється при взаємодії з іншими системами.
Характеристика – те, що відображає деяку властивість системи.

1. Цілісність системи означає, що кожен елемент системи вносить вклад до реалізації цільової функції системи. Властивості і стосунки елементу в системі залежать від його місця, функцій і так далі усередині цілого.
Цілісність проявляється в тому, що система має власну закономірність функціонування, власну мету.
2. Емерджентність (анг. emerge — виникати, з'являтися):
міра несводимости властивостей системи до властивостей елементів, з яких вона складається;
властивість систем, обумовлююча появу нових властивостей і якостей, які не властиві елементам, що входять до складу системи.
Цілісність і емерджентність – це інтеграційні властивості системи.

3. Організованість – властивість систем, яка полягає в наявності структури і функціонування (поведінки). Неодмінною приналежністю систем є їх компоненти – ті структурні утворення, з яких складається ціле і без чого воно неможливе.
4. Функциональність — прояв певних властивостей (функцій) при взаємодії із зовнішнім середовищем. Тут визначається мета (призначення системи) як бажаний кінцевий результат.
5. Структурність — це впорядкованість системи, певний набір і розташування елементів із зв'язками між ними.
Між функцією і структурою системи існує взаємозв'язок: зміна змісту (функцій) спричиняє зміну форми (структури) і навпаки.

6. Ієрархічність — властивість підлеглості елементів в структурі системи. Кожен компонент системи може розглядатися як система (підсистема); сама система також може розглядатися як елемент деякої надсистеми.
7. Наявність поведінки — цілеспрямована зміна стану системи в часі. Поведінка системи пов'язана з середовищем, тобто з іншими системами з якими вона входить в контакт або вступає в певні взаємини. Поведінка реалізується виключно самою системою, виходячи з власних цілей.
8. Розвиток — безповоротна, спрямована, закономірна зміна матерії і свідомості. В результаті виникає нова якість або стан системи.
9. Стійкість — здатність системи протистояти зовнішнім обурюючим діям. Від неї залежить тривалість життя системи.

10. Надійність — властивість збереження структури і функціональності системи, незважаючи на загибель окремих її елементів за допомогою їх заміни або дублювання.
11. Живучість — властивість системи, яка проявляється як активне пригнічення шкідливих якостей.
12. Адаптуємість — властивість змінювати поведінку або структуру з метою збереження, поліпшення або придбання нових якостей в умовах зміни зовнішнього середовища. Обов'язковою умовою можливості адаптації є наявність зворотних зв'язків.
13. Обмеженість — система відокремлена від зовнішнього середовища межами.

Вплив середовища може бути пасивним (байдужим) або активним (антогонистичним, цілеспрямовано протидіючим системі).
14. Взаємодія з середовищем — система формує і проявляє свої властивості в процесі взаємодії з середовищем.

15. Множинність описів – унаслідок складності пізнання система вимагає множинності її описів.

2. Класифікація систем

Класифікація – це розбиття об'єктів на класи за найбільш суттєвими ознаками.
Клас – сукупність об'єктів, які мають деякі ознаки спільності.
Ознака (сукупність ознак) є основою (критерієм) класифікації.

Предметна класифікація С.Біра

Категоріальні характеристики

Логіко-теоретична класифікація
Ознаки (підстави) ділення логічно виводяться з визначення системи.
Наприклад, А.І.Уємов на основі його визначення системи: «Множина об'єктів, на якій реалізується відношення із заздалегідь заданими властивостями» будує класифікації систем на основі «типів речей» (елементів, з яких складається система), «властивостей» і «стосунків», що характеризують системи різного виду.
В.М.Сагатовський пропонує комбінований принцип класифікації систем: усі системи діляться на різні типи залежно від характеру їх основних компонентів. При цьому кожен з вказаних компонентів оцінюється з точки зору певного набору категоріальних характеристик. В результаті з отриманої класифікації виділяються ті типи систем, знання яких найбільш важливе з точки зору певного завдання

Класифікація систем В.М.Сагатовського

Класифікація систем С.О.Саркисяна

Сутнісна класифікація систем, запропонована Ю.П.Сурміним

Інтерпретація основних складових системи

Класифікація систем (субстанціональний рівень)

Класифікація систем (рівень побудови системи)

Класифікація систем (рівень функціонування системи)

Класифікація систем (рівень розвитку системи)

3. Складні системи та їх характеристика

Складна система – система, яка складається з елементів різних типів, має різнорідні зв'язки між ними, виконує множину функцій.
Складність розуміється як об'єктивне, так і суб'єктивне явище:
об'єктивна складність властива системам незалежно від суб'єкта, що пізнає їх;
суб'єктивна складність обумовлена характером сприйняття системи суб'єктом, залежить від недостатності знань і інтелекту.
Складні системи характеризуються тим, що вони одночасно інтегрують в собі природні і соціальні складові, природне і штучне.

Складність системи є єдністю складності складу, структури, функцій, організації, рівня і життєвого шляху системи. Причому складність може знаходити велику різноманітність завдяки поєднанню цих параметрів.
Складність складу: кількість усіх деталей системи.
Складність структури: кількість підструктур.
Складність організації: складність усіх аспектів організації;
Складність функцій: кількість функцій, які реалізовуються.
Складність рівня: кількість ієрархічних рівнів.
Сложность життєвого шляху: неоднозначність і різноманіття переживаних системою ситуацій.

До складних систем відносять:
Динамічні системи
- допускають різні зміни, роз-виток, виникнення нових і від-мирання старих частин і зв'яз-ків між ними. Динаміка системи складається з двох складових: зовнішнього руху системи і внутрішнього розвитку
Нелінійні системи
- відрізняються багатоваріант-ністю, різноманіттям, неліній-ним швидким зростанням, нелінійною функцією системи. Визначаються стохастичністю, вірогідністю поведінки. Зміни в часі неможливо передбачити
Людино-машинні системи
У цих системах виникає значне число проблем: можливість виникнення техногенних аварій і катастроф; негативні дії на організм людини і довкілля; необхідність професійного навчання людей та ін.
Інформаційно-телекомунікаційна система
- організаційно-технічна система, в якій реалізується як технології збору, зберігання, обробки інформації, так і технології обміну інформацією з використанням технічних і програмних засобів

Закон необхідності різноманітності (закон Ешбі)
При создании системы, решающей проблему, необходимо, чтобы эта система имела большее разнообразие, чем разнообразие решаемой проблемы, или была способна создать такое разнообразие, т.е. система должна обладать возможностью изменять своё состояние в ответ на возможное возмущение; разнообразие возмущений требует соответствующего ему разнообразия возможных состояний. В противном случае такая система не сможет отвечать задачам управления, выдвигаемым внешней средой, и будет малоэффективной.
Это означает, что

Закон необхідності різноманітності
(закон Ешбі)
При створенні системи, що вирішує проблему, необхідно, щоб ця система мала більшу різноманітність, чим різноманітність вирішуваної проблеми, або була здатна створити таку різноманітність.
Це означає, що система повинна мати можливість змінювати свій стан у відповідь на можливе обурення (різноманітність обурень вимагає відповідної йому різноманітності можливих станів). Інакше така система не зможе відповідати завданням управління, що висуваються зовнішнім середовищем, і буде малоефективною.

Висновки

Головною властивістю системи є цілісність, яка проявляється в тому, що система має власну закономірність функціональності, власну мету.
Класифікація систем – це розбиття іх на класи за найбільш суттєвими ознаками. Класифікація систем здійснюється за предметним або категоріальним принципами.
Сутнісна класифікація систем використовує наступні параметри: субстанція, побудова, функціонування і розвиток.
Складна система – це система, яка складається з елементів різних типів, має різнорідні зв'язки між ними, виконує множину функцій. Вона характеризується тим, що одночасно інтегрує в собі природні і соціальні складові, природне і штучне.

Питання для самоконтролю
Що таке властивість і характеристика системи?
Які властивості системи є інтеграційними і в чому їх сенс?
Що означають властивості системи: організованість, функціональність, структурність, ієрархічність?
Що означає стійкість системи? У яких формах вона проявляється?
Що означає властивість множинність описів системи?
Що таке класифікація? У чому полягають причини невирішеності проблеми класифікації систем в науці?
У чому полягає призначення класифікації і які вимоги пред'являються до неї?
У чому сенс предметного і категоріального принципів класифікації?

У чому ідея предметної класифікації систем, запропонована Біром?
Які категоріальні характеристики використовуються в класифікації систем?
У чому полягає ідея сутнісної класифікації систем, яка запропонована Сурміним?
Як класифікуються системи на рівні побудови?
Як класифікуються системи на рівні функціонування?
Що є складна система? Як розуміється складність системи?
Які існують підходи до розуміння складних систем?
Які характеристики мають складні системи і як можна оцінити складність системи кількісно?
У чому полягає сенс закону необхідної різноманітності?