Властивості системи: визначення, особливості, класифікація

Багатьом знайома фраза з фільму Ендрю і Лоуренса Вачовскі: «Матриця — це система. Вона і є наш ворог». Однак варто розібратися в поняттях, термінах, а також у можливості і властивості системи. Так вона страшна, як її представляють у багатьох фільмах і літературних творах? Про характеристики та властивості системи і приклади їх прояву піде мова в статті.

Значення терміна

Слово «система» грецького походження (σύστημα), що означає в дослівному перекладі ціле, що складається з з’єднаних частин. Проте поняття, що ховається під цим терміном, набагато багатогранніше.

Хоча в сучасному житті практично всі речі розглядаються як функціональні системи, можна дати єдино правильне визначення цьому поняттю. Як не дивно, відбувається це із-за проникнення теорії систем буквально у всі сфери життєдіяльності людини.

Ще на початку двадцятого століття велися дискусії про розходження властивостей лінійних систем, досліджуваних у математиці, логіці, від особливостей живих організмів (прикладом наукової обґрунтованості в даному випадку є теорія функціональних систем П. К. Анохіна). На сучасному етапі прийнято виділяти ряд значень цього терміна, які утворюються в залежності від аналізованого об’єкта.

У двадцять першому столітті з’явилося більш докладне пояснення грецького терміна, а саме: цілісність, що складається з елементів, які пов’язані між собою і знаходяться в певних відносинах». Але це загальний опис значення слова не відображає властивостей системи, що аналізується спостерігачем. У зв’язку з цим поняття буде купувати нові грані тлумачення в залежності від розглянутого об’єкта. Незмінними залишаться лише поняття цілісності, основних властивостей системи та її елементів.

Елемент як частину цілісності

В теорії систем прийнято розглядати як ціле взаємодію і відносини певних елементів, які, в свою чергу, є одиницями з певними властивостями, які не підлягають подальшому членению. Параметри розглянутої частини (або властивості елемента системи), як правило, описуються за допомогою:

  • функцій (виконуються розглянутої одиницею дії в рамках системи);
  • поведінки (взаємодія з зовнішнім і внутрішнім середовищем);
  • стану (умова знаходження елемента із зміненими параметрами);
  • процесу (зміна станів елемента).

Варто звернути увагу на те, що елемент системи не рівнозначний поняттю «элементарность». Все залежить від масштабів і складності розглянутого об’єкта.

Якщо обговорювати систему властивостей людини, то елементами будуть виступати такі поняття, як свідомість, емоції, здібності, поведінка, особистість, які, в свою чергу, самі можуть бути представлені як цілісність, яка складається з елементів. З цього випливає висновок, що елемент може розглядатися як субсистема розглянутого об’єкта. Початковим етапом у системному аналізі є визначення складу «цілісності», тобто уточнення всіх вхідних в неї елементів.

Зв’язку та ресурси як системоутворюючі властивості

Будь-які системи не перебувають в ізольованому стані, вони постійно взаємодіють з навколишнім середовищем. Для того, щоб вичленити яку-небудь «цілісність», слід виявити всі зв’язки, що поєднують елементи в систему.

Що таке зв’язки і як вони впливають на властивості системи.

Зв’язок – взаємна залежність елементів на фізичному або смисловому рівні. По значимості можна виділити наступні зв’язки:

  • Будови (або структурні): характеризують в основному фізичну складову системи (наприклад, завдяки мінливих зв’язків вуглець може виступати як графіт, як алмаз або газ).
  • Функціонування: гарантують працездатність системи, її життєдіяльність.
  • Спадкування: випадки, коли елемент «А» є джерелом для існування «В».
  • Розвитку (конструкційні і деструкційні): мають місце або в процесі ускладнення структури системи, або навпаки – спрощення або розпаду.
  • Організаційні: до них можна віднести соціальні, корпоративні, рольові. Але найбільш цікавою групою є зв’язки управління як дозволяють контролювати і направляти розвиток системи в певне русло.
  • Наявність тих або інших зв’язків обумовлює властивості системи, відображає залежності між конкретними елементами. Так само можна простежити використання ресурсів, необхідних для побудови і функціонування системи.

    Кожен елемент спочатку забезпечений певними ресурсами, які він може передавати іншим учасникам процесу або обмінювати їх. Причому обмін може відбуватися як всередині системи, так і між системою та зовнішнім середовищем. Ресурси можна класифікувати наступним чином:

  • Матеріальні – являють собою об’єкти матеріального світу: склади, товари, пристрої, верстати і т. д.
  • Енергія – сюди включаються всі види, відомі на сучасному етапі розвитку науки: електрична, ядерна, механічна і т. д.
  • Інформація.
  • Людські – людина виступає не тільки як працівник, що виконує деякі операції, але і як джерело інтелектуальних фондів.
  • Простір.
  • Час.
  • Організаційні – у даному випадку структура розглядається як ресурс, нестача якого може призвести навіть до розпаду системи.
  • Фінансові – для більшості організаційних структур є основоположними.
  • Рівні систематизації в теорії систем

    Оскільки системи володіють певними властивостями та ознаками, їх можна піддати класифікації, метою якої є вибір відповідних підходів і засобів опису цілісності.

    Згідно змістовим принципом поділу, розрізняють реальні і абстрактні системи. Для зручності сприйняття інформацію представимо у вигляді таблиці.

    Системи

    Реальні Абстрактні
    Природні Штучні Безпосереднього відображення Генерализующие
    Фізичні Технічні Математичні моделі Концептуальні моделі
    Біологічні Соціальні Логіко-евристичні моделі Мови
    Організаційно-технічні

    Основні критерії типізації систем

    Існує категоризація щодо взаємодії із зовнішнім середовищем, структури і просторово-часових характеристик. Оцінку функціональності систем можна проводити за такими критеріями (див. таблицю).

    Критерії

    Класи

    Взаємодія з зовнішнім середовищем

    Відкриті – взаємодіють із зовнішнім середовищем

    Закриті – проявляють резистентність по відношенню до впливу зовнішнього середовища

    Комбіновані – містять обидва види підсистем

    Структура цілісності

    Прості – містять невелику кількість елементів і зв’язків

    Складні – характеризуються неоднорідністю зв’язків, множинністю елементів і різноманітністю структур

    Великі – відрізняються множинністю та різнорідністю структур і підсистем

    Виконувані функції

    Спеціалізовані – вузька спеціалізація

    Багатофункціональні структури, що виконують кілька функцій одночасно

    Універсальні (наприклад, комбайн)

    Розвиток системи

    Стабільні структура і функції незмінні

    Розвиваються – мають високу складність, піддаються структурним та функціональним змінам

    Організованість системи

    Добре організовані (можна звернути увагу на властивості інформаційних систем, для яких характерні чітка організація і ранжированность)

    Погано організовані

    Складність поведінки системи

    Автоматичні – запрограмований відповідь на зовнішній вплив з подальшим поверненням до гомеостазу

    Вирішальні – засновані на постійних реакціях на зовнішні подразники

    Самоорганізуються – гнучкі реакції на зовнішні подразники

    Передбачають – перевершують зовнішнє середовище по складності організації, здатна передбачити подальші взаємодії

    Перетворюються, – складні структури, не пов’язані з речовим світом

    Характер зв’язку між елементами

    Детерміновані – стан системи може бути передбачене для будь-якого моменту

    Стохастичні – їх зміна носить випадковий характер

    Структура управління

    Централізовані

    Децентралізовані

    Призначення системи

    Керуючі – властивості системи управління зводяться до регулювання інформаційних та інших процесів

    Виробляють – характеризуються отриманням продуктів або послуг

    Обслуговуючі – підтримка працездатності систем

    Групи властивостей системи

    Властивістю прийнято називати деякі характерні ознаки і якості елемента або цілісності, які проявляються при взаємодії з іншими об’єктами. Можна виділити групи властивостей, характерні практично для всіх існуючих спільнот. Всього відомо дванадцять загальних властивостей систем, які розділені на три групи. Інформацію дивіться в таблиці.

    Властивості системи

    Статичні

    Динамічні

    Синтетичні

    Цілісність

    Функціональність

    Емерджентність

    Відкритість

    Стимулируемость

    Неподільність на частини

    Внутрішня неоднорідність систем

    Мінливість системи з часом

    Ингерентность

    Структурованість

    Існування в середовищі, що змінюється

    Доцільність

    Група статичних властивостей

    З назви групи випливає, що система володіє деякими особливостями, які властиві їй завжди: у будь-який визначений проміжок часу. Тобто це ті характеристики, без володіння якими спільність перестає бути такою.

    Цілісність – це властивість системи, що дозволяє виділити її з навколишнього середовища, визначити межі та відмінні риси. Завдяки йому можливо існування усталених зв’язків між елементами в кожен виділений момент часу, які дозволяють реалізувати цілі системи.

    Відкритість – одна з властивостей системи, засноване на законі взаємозв’язку всього існуючого у світі. Суть його в тому, що можна знайти зв’язку між будь-якими двома системами (як вхідні, так і вихідні). Як можна помітити, при детальному розгляді ці взаємодії різні (або несиметричні). Відкритість свідчить про те, що система не існує ізольовано від середовища і виробляє обмін ресурсами з нею. Опис цього властивості зазвичай називають «моделлю чорного ящика» (зі входом, який означає вплив середовища на цілісність, і виходом – впливом системи на середовище).

    Внутрішня неоднорідність систем. В якості наочного прикладу підійде розгляд властивостей нервової системи людини, стійкість якої забезпечується багаторівневою, різнорідної організацією елементів. Прийнято розглядати три основні групи: властивості мозку, окремих структур нервової системи та конкретних нейронів. Інформація про складових частинах (або елементів) системи дозволяє скласти карту ієрархічних зв’язків між ними. Слід звернути увагу, що в даному випадку розглядається «розрізнення» частин, а не їх «роздільність».

    Труднощі визначення складу системи полягають в цілях дослідження. Адже один і той самий об’єкт можна розглянути з точки зору його цінності, функціональності, складність внутрішнього устрою і т. д. до того Ж, велику роль відіграє вміння спостерігача знаходити відмінності елементів системи. Тому модель пральної машини у продавця, технічного працівника, вантажника, вченого буде абсолютно інший, оскільки перераховані люди розглядають її з різних позицій і з різними встановленими цілями.

    Структурованість – властивість, що описує взаємозв’язки і взаємодії елементів всередині системи. Зв’язки і відносини елементів складають модель розглянутої системи. Завдяки структурованості підтримується така властивість об’єкта (системи), як цілісність.

    Група динамічних властивостей

    Якщо статичні властивості — це те, що можна спостерігати у будь-який окремо взятий момент часу, то динамічні відносяться до розряду рухливих, тобто проявляються у часі. Це зміни стану системи на протязі певного відрізку часу. Наочним прикладом може служити зміна пір року на якомусь спостережуваному ділянці або вулиці (статичні властивості залишаються, але видно впливу динамічних). Які властивості системи відносяться до розглянутої групи?

    Функціональність – визначається впливом системи на середовище. Характерною особливістю є суб’єктивність дослідника у виділенні функцій, обумовлена поставленими цілями. Так, автомобіль, як відомо, є «засобом пересування» — це його основна функція для споживача. Однак покупець при виборі може керуватися і такими критеріями, як надійність, комфортність, престижність, дизайн, а також наявність супутніх документів і т. д. В даному випадку розкривається багатофункціональність такої системи, як машина, і суб’єктивність пріоритетів функціональності (оскільки майбутній водій вибудував свою систему головних, другорядних і незначних функцій).

    Стимулируемость – проявляється повсюдно як адаптацію до зовнішніх умов. Яскравим прикладом є властивості нервової системи. Вплив зовнішнього подразника або середовища (стимулу) на об’єкт сприяє зміні або корекції поведінки. Цей ефект докладно описав у своїх дослідженнях Павлов В. П., а в теорії системного аналізу він називається стимулируемостью.

    Мінливість системи з часом. Якщо система функціонує, неминучі зміни як у взаємодії із середовищем, так і в здійсненні внутрішніх зв’язків і відносин. Можна виділити наступні види мінливості:

    • швидкісні (швидкі, повільні і т. д.);
    • структурні (зміна складу, структури системи);
    • функціональні (заміна одних елементів іншими або зміна їх параметрів);
    • кількісні (збільшення кількості елементів структури не змінюють її);
    • якісні (у цьому випадку змінюються властивості системи при спостерігається зростання чи занепад).

    Характер прояву перерахованих змін може бути різний. Обов’язковою є умова врахування цієї властивості при аналізі та плануванні системи.

    Існування в середовищі, що змінюється. Як система, так і середовище, в якій вона знаходиться, схильні до змін. Для функціонування цілісності слід визначитися із співвідношенням швидкості змін внутрішніх і зовнішніх. Вони можуть збігатися, можуть розрізнятися (випередження або відставання). Важливо правильно визначити співвідношення з урахуванням особливостей системи і навколишнього середовища. Наочним прикладом може служити водіння автомобіля в екстремальних умовах: водій діє на випередження, або у відповідності з обстановкою.

    Група синтетичних властивостей

    Описує відносини системи та середовища з точки зору загального розуміння цілісності.

    Емерджентність – слово англійського походження, перекладається як «виникати». Терміном позначають поява деяких властивостей, які проявляються тільки в системі завдяки наявності зв’язків певних елементів. Тобто мова йде про виникнення властивостей, які не можна пояснити сумою властивостей елементів. Наприклад, деталі автомобіля їздити і тим більше здійснювати перевезення не в змозі, але зібрані в систему, здатні бути засобом пересування.

    Нероздільність на частини – це властивість, за логікою, випливає з емерджентності. Видалення елемента з системи позначається на її властивості, внутрішніх і зовнішніх зв’язках. У той же час елемент, «відправлений у вільне плавання», здобуває нові властивості і перестає бути «ланкою ланцюга». Наприклад, шина автомобіля на території колишнього СРСР частенько з’являється на клумбах, спортивних майданчиках, «тарзанках». Але вилучена з системи автомобіля, вона втратила свої функції і стала зовсім іншим об’єктом.

    Ингерентность – англійський термін (Inherent), який перекладається як «невід’ємна частина чого-небудь». Від ступеня включеності» елементів у систему залежить виконання нею покладених на неї функцій. На прикладі властивостей елементів у періодичній системі Менделєєва можна пересвідчитися у важливості обліку ингерентности. Так, період в таблиці будується виходячи з властивостей елементів (хімічних), в першу чергу заряду ядра атома. Властивості періодичної системи випливають з її функцій, а саме класифікація та упорядкування елементів з метою передбачення (або перебування) нових ланок.

    Доцільність – будь-яка штучна система створюється з певною метою, будь то рішення якої-небудь проблеми, розвиток заданих властивостей, випуск необхідної продукції. Саме мета диктує вибір структури, складу системи, а також зв’язків і відносин між внутрішніми елементами та зовнішнім середовищем.

    Висновок

    У статті викладено дванадцять системних властивостей. Класифікація систем, однак, набагато різноманітніше і проводиться в відповідності з метою, яку переслідує дослідник. Кожна система має властивості, які відрізняють її від безлічі інших спільнот. Крім того, перераховані властивості можуть проявлятися більшою або меншою мірою, що зумовлене зовнішніми та внутрішніми факторами.