Nó được gọi là một ý tưởng có hệ thống về mối quan hệ qua lại của các lý thuyết khác nhau. Lý thuyết hệ thống tổng quát

Cách giải thích thông thường của các khái niệm được thảo luận dưới đây ( phần tử, kết nối v.v.) không phải lúc nào cũng trùng với ý nghĩa của chúng như những thuật ngữ đặc biệt để mô tả hệ thống và phân tích các đối tượng. Do đó, chúng tôi sẽ xem xét ngắn gọn các khái niệm cơ bản giúp làm rõ ý tưởng của hệ thống.

Thông thường, người ta thường chia các khái niệm thành hai nhóm (Hình 1.3): 1) các khái niệm có trong định nghĩa của hệ thống và mô tả đặc điểm cấu trúc của nó; 2) các khái niệm đặc trưng cho hoạt động và sự phát triển của hệ thống.

Cơm. 1.3

Các khái niệm mô tả cấu trúc của hệ thống

Các khái niệm trong định nghĩa của một hệ thống có liên quan chặt chẽ với nhau và, theo L. von Bertalanffy, không thể được xác định một cách độc lập, nhưng được xác định, như một quy luật, lần lượt từng cái, làm rõ lẫn nhau, và do đó trình tự trình bày của chúng được áp dụng ở đây phải được coi là có điều kiện.

Yếu tố. Một phần tử thường được hiểu là phần đơn giản nhất, không thể chia tách được của một hệ thống. Tuy nhiên, câu trả lời cho câu hỏi bộ phận đó là gì có thể còn mơ hồ.

Ví dụ

Các thành phần của bảng có thể được gọi là “chân, ngăn kéo, nắp, v.v.” hoặc “nguyên tử, phân tử”, tùy thuộc vào nhiệm vụ mà nhà nghiên cứu phải đối mặt.

Tương tự, trong hệ thống quản lý doanh nghiệp, các thành phần có thể được coi là các bộ phận của bộ máy quản lý, của từng nhân viên, từng công việc mà người đó thực hiện. Sự thiếu hiểu biết về vấn đề này có liên quan đến một lỗi điển hình khi kiểm tra hệ thống điều khiển hiện có ở giai đoạn phát triển đầu tiên của hệ thống điều khiển tự động: các kỹ sư, theo cách tiếp cận của họ để đảm bảo tính đầy đủ, đã phân tích tất cả các tài liệu, đến từng chi tiết , điều này đã làm trì hoãn đáng kể công việc, trong khi để phát triển các thông số kỹ thuật để tạo ra một hệ thống điều khiển tự động lại không yêu cầu chi tiết như vậy.

Vì vậy, ta chấp nhận định nghĩa sau: yếu tố – đây là giới hạn phân chia của hệ thống theo quan điểm về khía cạnh xem xét, giải quyết một vấn đề hoặc mục tiêu cụ thể.

Để giúp tách biệt các yếu tố khi phân tích các tình huống vấn đề cụ thể, bạn có thể, như được trình bày trong Chương. 3, sử dụng phương pháp tiếp cận thông tin, và đặc biệt, biện pháp thông tin nhận thức J= A/ΔA, trong đó DA là lượng đặc tính vật chất A (lượng tử) tối thiểu, với độ chính xác mà nhà nghiên cứu quan tâm đến thông tin về đặc tính này khi hình thành mô hình. Ví dụ về việc sử dụng phương pháp xác định cơ sở phần tử này sẽ được đưa ra trong Chương. 6–8 (đặc biệt, khi lập mô hình tình hình thị trường).

Một hệ thống có thể được chia thành các phần tử theo nhiều cách khác nhau, tùy thuộc vào cách hình thành vấn đề, mục đích và sự làm rõ của nó trong quá trình tiến hành nghiên cứu hệ thống. Nếu cần, bạn có thể thay đổi nguyên tắc phân chia, làm nổi bật các yếu tố khác và sử dụng cách phân chia mới để hiểu đầy đủ hơn về đối tượng được phân tích hoặc tình huống vấn đề.

Khi xác định một phần tử, cần phải sử dụng khái niệm mục tiêu sẽ được mô tả dưới đây (các khái niệm có trong định nghĩa hệ thống, như đã lưu ý ở trên, không thể được định nghĩa độc lập với nhau), do đó nỗ lực đã không được thực hiện. sử dụng khái niệm về mục tiêu, mà là đặt các khái niệm bên cạnh nó diện mạo Sự xem xét, nhiệm vụ, mặc dù sử dụng mục tiêu khái niệm sẽ chính xác hơn.

Các thành phần và hệ thống con.Đôi khi thuật ngữ “phần tử” được sử dụng theo nghĩa rộng hơn, ngay cả trong trường hợp hệ thống không thể được chia ngay lập tức thành các thành phần, đó là giới hạn của sự phân chia của nó. Tuy nhiên, khi phân chia một hệ thống ở nhiều cấp độ, tốt hơn nên sử dụng các thuật ngữ khác được cung cấp trong lý thuyết hệ thống: các hệ thống phức tạp trước tiên thường được chia thành: hệ thống con, hoặc tại Các thành phần.

Khái niệm “hệ thống con” ngụ ý rằng một phần tương đối độc lập của hệ thống được phân biệt, sở hữu các thuộc tính của hệ thống và đặc biệt, có một mục tiêu phụ mà hệ thống con hướng tới, cũng như các thuộc tính khác - tính toàn vẹn, giao tiếp, v.v. ., được xác định bởi quy luật của các hệ thống được xem xét ở đoạn 1.6.

Nếu các bộ phận của hệ thống không có những đặc tính như vậy mà chỉ đơn giản là tập hợp các phần tử đồng nhất thì những bộ phận đó thường được gọi là các thành phần.

Khi chia một hệ thống thành các hệ thống con, cần lưu ý rằng, cũng giống như khi chia nó thành các phần tử, việc xác định các hệ thống con phụ thuộc vào mục tiêu và có thể thay đổi khi nó được làm rõ và ý tưởng của nhà nghiên cứu về đối tượng được phân tích hoặc tình huống vấn đề phát triển. .

Sự liên quan. Khái niệm “kết nối” được bao gồm trong bất kỳ định nghĩa nào về hệ thống và đảm bảo sự xuất hiện và bảo tồn các thuộc tính không thể thiếu của nó. Khái niệm này đồng thời mô tả cả cấu trúc (tĩnh học) và chức năng (động học) của hệ thống.

Truyền thông được định nghĩa là sự hạn chế về mức độ tự do của các yếu tố. Thật vậy, các phần tử khi tương tác (kết nối) với nhau sẽ mất đi một phần thuộc tính mà chúng có khả năng sở hữu ở trạng thái tự do.

Trong định nghĩa hệ thống, thuật ngữ “kết nối” và “mối quan hệ” thường được sử dụng thay thế cho nhau. Tuy nhiên, có nhiều quan điểm khác nhau: một số nhà nghiên cứu tin rằng sự liên quan trương hợp đặc biệt mối quan hệ; những người khác - ngược lại, thái độ coi như trường hợp đặc biệt thông tin liên lạc; Vẫn còn những người khác đề xuất sử dụng khái niệm “kết nối” để mô tả trạng thái tĩnh của hệ thống, cấu trúc của nó và khái niệm về mối quan hệ để mô tả một số hành động trong quá trình hoạt động (động lực) của hệ thống. Câu hỏi về tính đầy đủ và đầy đủ của mạng lưới kết nối để hệ thống được coi là một hệ thống vẫn chưa được giải quyết (và dường như khó có thể giải quyết ở dạng tổng quát). Một trong những cách tiếp cận để giải quyết vấn đề này được đề xuất bởi V.I. Nikolaev và V M. Brook những người tin rằng để hệ thống không bị tan rã, cần phải đảm bảo vượt quá tổng sức mạnh (sức mạnh) của các kết nối giữa các phần tử của hệ thống, tức là. kết nối nội bộ, dựa trên tổng sức mạnh của các kết nối giữa các phần tử của hệ thống và các phần tử của môi trường, tức là. quan hệ đối ngoại:

Thật không may, trên thực tế, những phép đo như vậy (đặc biệt là trong các hệ thống tổ chức) rất khó thực hiện, nhưng có thể đánh giá xu hướng của tỷ lệ này bằng cách sử dụng các yếu tố gián tiếp.

Các kết nối có thể được đặc trưng bởi hướng, cường độ, tính chất (hoặc loại). Dựa trên tiêu chí đầu tiên, các kết nối được chia thành có hướng và không có hướng. Theo thứ hai - thành mạnh và yếu (đôi khi họ cố gắng đưa ra “thang đo” về sức mạnh của các kết nối cho một nhiệm vụ cụ thể). Về bản chất (loại) có các mối liên hệ phụ thuộc, thế hệ (hoặc di truyền), bình đẳng (hoặc thờ ơ), kiểm soát.

Các kết nối trong các hệ thống cụ thể có thể được đặc trưng đồng thời bởi một số đặc điểm này.

Khái niệm này đóng một vai trò quan trọng trong việc mô hình hóa hệ thống nhận xét, các mô hình được đưa ra ở đoạn 2.6. Phản hồi là cơ sở để tự điều chỉnh, phát triển hệ thống và thích ứng với các điều kiện tồn tại thay đổi.

Ví dụ, các mô hình đa mạch để quản lý hệ thống kinh tế đã được đề xuất trong sách tham khảo từ điển về toán học và điều khiển học trong kinh tế. Khi phát triển các mô hình hoạt động của các hệ thống tự điều chỉnh, tự tổ chức phức tạp, theo quy luật, cả phản hồi tiêu cực và tích cực đều đồng thời hiện diện trong đó. Đặc biệt, mô hình mô phỏng động dựa trên việc sử dụng các khái niệm này.

Mục tiêu. Khái niệm “mục tiêu” và các khái niệm liên quan về “sự thiết thực” và “mục đích” làm nền tảng cho sự phát triển của hệ thống.

Người ta chú ý nhiều đến việc nghiên cứu các khái niệm này trong triết học, tâm lý học và điều khiển học.

Quá trình thiết lập mục tiêu và quá trình chứng minh mục tiêu tương ứng trong hệ thống tổ chức rất phức tạp. Trong suốt thời kỳ phát triển của triết học và lý thuyết về tri thức, các ý tưởng về mục tiêu đã phát triển (lịch sử phát triển khái niệm “mục tiêu” có thể tìm thấy trong cuốn sách M. G. Makarova ).

Phân tích các định nghĩa về mục tiêu và các khái niệm liên quan cho thấy, tùy theo giai đoạn nhận thức của đối tượng, giai đoạn phân tích hệ thống mà các sắc thái khác nhau được đưa vào khái niệm “mục tiêu” (Hình 1.4) - từ khát vọng lý tưởng (mục tiêu) - " biểu hiện của hoạt động ý thức" ; "Con người và các hệ thống xã hội có quyền đề ra các mục tiêu mà họ biết là không thể đạt được mục tiêu nhưng có thể tiếp tục đạt được mục tiêu đó."), tới các mục tiêu cụ thể – kết quả cuối cùng, có thể đạt được trong một khoảng thời gian nhất định, thậm chí đôi khi được xây dựng dưới dạng sản phẩm cuối cùng các hoạt động.

Trong một số định nghĩa, mục tiêu dường như được biến đổi, mang những sắc thái khác nhau trong giới hạn của “tỷ lệ” thông thường - từ ide-

khát vọng hiện thân vật chất, kết quả cuối cùng của hoạt động.

Ví dụ, M. G. Makarov , cùng với định nghĩa trên, mục tiêu là “cái gì phấn đấu Tại sao thờ cúng và để làm gì đánh nhau Nhân loại" ( "đấu tranh" ngụ ý khả năng tiếp cận trong một khoảng thời gian nhất định); L . A. Rastrigin Và P. S. Mộ , mục tiêu được hiểu là “mô hình của tương lai mong muốn” (đồng thời, có thể đưa nhiều sắc thái khả thi khác nhau vào khái niệm “mô hình”) và ngoài ra, một khái niệm được đưa ra đặc trưng cho một loại mục tiêu, và ngoài ra, khái niệm “giấc mơ” được giới thiệu - Đây là mục tiêu không được cung cấp phương tiện để đạt được nó.". Mâu thuẫn ẩn chứa trong khái niệm “mục tiêu” là nhu cầu phải là động cơ thúc đẩy hành động "phản ánh nâng cao"(thuật ngữ được giới thiệu P. K. Anokhin), hoặc " ý tưởng hàng đầu"đồng thời là hiện thân vật chất của ý tưởng này, tức là. có thể đạt được - đã được thể hiện kể từ khi khái niệm này xuất hiện: do đó, khái niệm “artha” của Ấn Độ cổ đại đồng thời bao gồm ý nghĩa của các thuật ngữ “động cơ”, “lý do”, “mong muốn”, “mục tiêu” và thậm chí cả “phương pháp”. ”.

Không có thuật ngữ “mục tiêu” nào trong tiếng Nga cả. Thuật ngữ này được mượn từ tiếng Đức và có ý nghĩa gần với các khái niệm “mục tiêu”, “kết thúc”, “điểm tác động”. Trong tiếng Anh, có một số thuật ngữ phản ánh những sắc thái khác nhau của khái niệm mục đích, trong phạm vi “quy mô” được đề cập.

Ví dụ

Mục đích(mục tiêu - ý định, quyết tâm, ý chí), sự vật Và khách quan(mục tiêu – phương hướng hành động, phương hướng chuyển động), mục tiêu(mục tiêu - khát vọng, mục đích, chỉ dẫn), mục tiêu(mục tiêu – đích đến, nhiệm vụ), mục tiêu(mục tiêu - mục tiêu bắn, nhiệm vụ, kế hoạch), kết thúc(mục tiêu – kết thúc, kết thúc, kết thúc, giới hạn).

Bản chất của cách giải thích biện chứng khái niệm mục tiêu được bộc lộ ở lý thuyết nhận thức, trong đó thể hiện mối quan hệ qua lại giữa các khái niệm. mục tiêu, đánh giá, phương tiện, tính chính trực(và “sự tự đẩy” của nó).

Việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các khái niệm này cho thấy rằng, về nguyên tắc, hành vi của cùng một hệ thống có thể được mô tả dưới dạng mục tiêu hoặc các chức năng mục tiêu kết nối mục tiêu với phương tiện để đạt được chúng (cách biểu diễn này được gọi là tiên đề [53]), và không đề cập đến khái niệm mục tiêu, về mặt ảnh hưởng trực tiếp của một số yếu tố hoặc các thông số mô tả chúng đến các yếu tố khác, về mặt “không gian trạng thái” (hoặc nhân quả). Do đó, tình huống tương tự, tùy thuộc vào khuynh hướng và kinh nghiệm trước đó của nhà nghiên cứu, có thể được trình bày theo cách này hay cách khác. Trong hầu hết các tình huống thực tế, sự kết hợp của những ý tưởng này cho phép chúng ta hiểu rõ hơn và mô tả trạng thái của hệ thống cũng như tương lai của nó.

Để phản ánh mâu thuẫn biện chứng chứa đựng trong khái niệm “mục tiêu”, TSB đưa ra định nghĩa sau: mục tiêu - " là kết quả có thể nhận thức được trước của hoạt động có ý thức của một người, một nhóm người" .

“Được hình thành từ trước” nhưng vẫn là “kết quả”, là hiện thân của một kế hoạch; Người ta cũng nhấn mạnh rằng khái niệm mục tiêu gắn liền với một người, “hoạt động có ý thức” của người đó, tức là. với sự hiện diện của ý thức, và để mô tả các xu hướng tiêu cực, có mục đích ở các giai đoạn phát triển thấp hơn của vật chất, người ta thường sử dụng các thuật ngữ khác.

Sự hiểu biết được cân nhắc về mục tiêu là rất quan trọng khi tổ chức các quá trình ra quyết định tập thể trong hệ thống quản lý.

Trong các tình huống thực tế, cần phải quy định khái niệm “mục tiêu” được sử dụng theo nghĩa nào ở giai đoạn xem xét hệ thống này, điều này cần được phản ánh ở mức độ lớn hơn trong công thức của nó - khát vọng lý tưởng,điều đó sẽ giúp nhóm người ra quyết định nhìn thấy được các quan điểm, hoặc những cơ hội thực sự,đảm bảo hoàn thành kịp thời giai đoạn tiếp theo trên con đường đi tới tương lai mong muốn.

Việc phân tích các định nghĩa về khái niệm “mục tiêu” và cách giải thích bằng hình ảnh về “sự mơ hồ” trong các cách giải thích mang tính triết học về mục tiêu (xem Hình 1.4) đã trở thành một bước quan trọng hướng tới việc thực hiện thực tế các quá trình hình thành mục tiêu.

Trong các tác phẩm sau này V. A. Chabrovsky, G. M. Vapne, A. M. Gendin một ý tưởng rất hữu ích cho ứng dụng thực tế đã được phát triển về hai khái niệm khác nhau về mục tiêu: “mục tiêu của hoạt động” (mục tiêu thực tế, cụ thể) và vô hạn về nội dung “mục tiêu - khát vọng” (mục tiêu - lý tưởng, mục tiêu tiềm năng); một khái niệm phân tích quá trình hình thành và cấu trúc mục tiêu theo quan điểm logic biện chứng được đề xuất và ý tưởng được thể hiện về tính thống nhất của mục tiêu, phương tiện (tùy chọn) để đạt được mục tiêu đó và tiêu chí đánh giá.

Kết cấu. Hệ thống có thể được biểu diễn, như đã lưu ý, bằng một danh sách đơn giản các phần tử hoặc hộp đen(mô hình đầu vào-đầu ra). Tuy nhiên, thông thường, khi nghiên cứu một đối tượng, việc trình bày như vậy là chưa đủ, vì cần phải tìm hiểu xem đối tượng đó là gì, nó có những gì đảm bảo hoàn thành mục tiêu đã đặt ra và đạt được kết quả cần thiết. Trong những trường hợp này, hệ thống được hiển thị bằng cách chia nó thành các hệ thống con, các thành phần, phần tử với các mối quan hệ có thể có bản chất khác nhau và khái niệm “cấu trúc” được đưa ra.

Kết cấu(từ lat. "kết cấu", nghĩa là cấu trúc, sự sắp xếp, trật tự) phản ánh “những mối quan hệ nhất định, vị trí tương đối của các thành phần của hệ thống, cấu trúc, cấu trúc của nó”." .

Hơn nữa, trong các hệ thống phức tạp, cấu trúc không bao gồm tất cả các phần tử và mối liên hệ giữa chúng (trong trường hợp giới hạn, khi họ cố gắng áp dụng khái niệm cấu trúc cho các đối tượng đơn giản, hoàn toàn xác định thì khái niệm cấu trúc và hệ thống trùng khớp với nhau), mà chỉ các thành phần và kết nối thiết yếu nhất ít thay đổi khi hệ thống hoạt động hiện tại và đảm bảo sự tồn tại của hệ thống cũng như các đặc tính cơ bản của nó. Nói cách khác, cấu trúc đặc trưng cho tổ chức của hệ thống, trật tự ổn định của các phần tử và các kết nối.

Các kết nối cấu trúc tương đối độc lập với các phần tử và có thể hoạt động như một bất biến trong quá trình chuyển đổi từ hệ thống này sang hệ thống khác, chuyển các mô hình được xác định và phản ánh trong cấu trúc của một trong số chúng sang cấu trúc khác. Trong trường hợp này, các hệ thống có thể có bản chất vật lý khác nhau.

Cùng một hệ thống có thể được biểu diễn bằng các cấu trúc khác nhau tùy thuộc vào giai đoạn nhận thức của các đối tượng hoặc quá trình, khía cạnh xem xét chúng và mục đích sáng tạo. Hơn nữa, khi nghiên cứu tiến triển hoặc trong quá trình thiết kế, cấu trúc của hệ thống có thể thay đổi.

Các cấu trúc, đặc biệt là các cấu trúc phân cấp, như được trình bày dưới đây, có thể giúp khám phá tính không chắc chắn của các hệ thống phức tạp. Nói cách khác, biểu diễn cấu trúc của hệ thống là một phương tiện để nghiên cứu chúng.

Về vấn đề này, sẽ rất hữu ích nếu xác định một số loại (lớp) cấu trúc nhất định và nghiên cứu chúng, điều này sẽ được thảo luận chi tiết hơn trong đoạn 1.3.

TSB. - tái bản lần thứ 2. – T. 46. – P. 498.
TSB. - tái bản lần thứ 2. – T. 41. – P. 154.

Bài giảng 2TO.rtf

Bài giảng 2. Quan điểm hệ thống

Hình thành quan điểm hệ thống .
Các khái niệm đặc trưng cho cấu trúc của hệ thống.
Phân loại hệ thống .
Thuộc tính của hệ thống.

Hình thành quan điểm hệ thống

Các khái niệm “hệ thống” và “tính hệ thống” đóng một vai trò quan trọng trong khoa học và thực tiễn hiện đại. Từ giữa thế kỷ 20. Sự phát triển sâu rộng đang được tiến hành trong lĩnh vực tiếp cận hệ thống đối với nghiên cứu và lý thuyết hệ thống. Đồng thời, khái niệm về hệ thống cũng có lịch sử lâu dài. Ban đầu, những ý tưởng mang tính hệ thống được hình thành trong khuôn khổ triết học: trở lại thế giới cổ đại, luận điểm được hình thành rằng tổng thể lớn hơn tổng các bộ phận của nó. Các triết gia cổ đại (Plato, Aristotle, v.v.) giải thích hệ thống như một trật tự thế giới, rằng tính hệ thống là một đặc tính của tự nhiên.

Các nguyên tắc của tính hệ thống đã được nghiên cứu tích cực trong triết học (ví dụ, I. Kant đã tìm cách chứng minh tính chất hệ thống của chính quá trình nhận thức) và trong khoa học tự nhiên. Đồng hương của chúng ta E. Fedorov vào cuối thế kỷ 19. đi đến kết luận rằng thiên nhiên có tính hệ thống trong quá trình sáng tạo tinh thể học.

Nguyên tắc nhất quán trong kinh tế học cũng được A. Smith xây dựng, ông kết luận rằng tác động của hành động của những người được tổ chức trong một nhóm lớn hơn tổng kết quả của từng cá nhân.

Nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác nhau về tính hệ thống đã dẫn đến kết luận rằng đây là một đặc tính của tự nhiên và là một đặc tính của hoạt động con người (Hình 2.1).

Cơm. 2.1. Tính hệ thống như một đặc tính phổ quát của vật chất

Lý thuyết hệ thống đóng vai trò là cơ sở phương pháp luận cho lý thuyết quản lý. Đây là một ngành khoa học tương đối trẻ, sự hình thành tổ chức diễn ra vào nửa sau thế kỷ 20. Nhà khoa học người Áo L. von Bertalanffy được coi là người sáng lập lý thuyết hệ thống. Hội nghị chuyên đề quốc tế đầu tiên về hệ thống diễn ra ở London vào năm 1961. Báo cáo đầu tiên về nó được thực hiện bởi nhà điều khiển học xuất sắc người Anh S. Vere, đây có thể được coi là bằng chứng về sự gần gũi về mặt nhận thức luận của điều khiển học và lý thuyết hệ thống.

Khái niệm trung tâm của lý thuyết hệ thống là hệ thống (từ tiếng Hy Lạp systema - “một tổng thể được tạo thành từ các bộ phận”). Hệ thống là một đối tượng có bản chất tùy ý, có một đặc tính hệ thống rõ ràng mà không bộ phận nào của hệ thống có được theo bất kỳ cách phân chia nào, một đặc tính không thể suy ra từ các đặc tính của các bộ phận.

Định nghĩa nhất định về một hệ thống không thể được coi là đầy đủ - nó chỉ phản ánh một cách tiếp cận chung nhất định đối với việc nghiên cứu các đối tượng. Trong tài liệu về phân tích hệ thống, bạn có thể tìm thấy nhiều định nghĩa về hệ thống (Xem: ví dụ, Uemov A.I. Cách tiếp cận hệ thống và lý thuyết chung về hệ thống. - M., 1978. Xem thêm Phụ lục 5)

Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ sử dụng định nghĩa hoạt động sau đây về hệ thống: “Hệ thống là một tập hợp không thể thiếu các phần tử được kết nối với nhau, có cấu trúc nhất định và tương tác với môi trường nhằm đạt được mục tiêu”. Phân tích định nghĩa này, chúng ta có thể xác định một số khái niệm cơ bản: tính toàn vẹn, tính tổng thể, cấu trúc, sự tương tác với môi trường bên ngoài, sự hiện diện của mục tiêu, v.v. Chúng đại diện cho một hệ thống các khái niệm, tức là tổ chức bên trong của một đối tượng ổn định nào đó, tính toàn vẹn trong đó có hệ thống. Khả năng xác định các đối tượng ổn định trong lĩnh vực nghiên cứu được xác định bởi tính toàn vẹn của hệ thống, mục tiêu của người quan sát và khả năng nhận thức thực tế của anh ta.

Hãy xem xét một số thuật ngữ và khái niệm cơ bản được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu hệ thống.

^ Trạng thái của hệ thống - một tập hợp có thứ tự các thuộc tính thiết yếu mà nó sở hữu tại một thời điểm nhất định.
Thuộc tính của hệ thống- một tập hợp các tham số xác định hành vi của hệ thống.
Hành vi hệ thống - hành động thực tế hoặc tiềm năng của hệ thống.
Hoạt động- một sự kiện xảy ra trong hệ thống do một sự kiện khác gây ra.
Sự kiện- thay đổi ít nhất một thuộc tính của hệ thống.

Các khái niệm mô tả cấu trúc của hệ thống

Dưới yếu tốĐó là thông lệ để hiểu phần không thể chia nhỏ nhất của hệ thống. Ý tưởng về tính không thể phân chia gắn liền với mục tiêu coi một vật thể là một hệ thống. Vì vậy, một phần tử là giới hạn phân chia của một hệ thống theo quan điểm giải quyết một vấn đề cụ thể.

Hệ thống có thể được chia thành các phần tử không phải ngay lập tức mà bằng cách chia tuần tự thành hệ thống con, lớn hơn các phần tử, nhưng nhỏ hơn toàn bộ hệ thống. Khả năng chia một hệ thống thành các hệ thống con gắn liền với việc cô lập một tập hợp các phần tử có khả năng thực hiện các chức năng tương đối độc lập nhằm đạt được mục tiêu chung của hệ thống. Đối với một hệ thống con, mục tiêu phụ phải được xây dựng, đó là yếu tố hình thành hệ thống của nó.

Nếu nhiệm vụ không chỉ là tách một hệ thống ra khỏi môi trường và nghiên cứu hành vi của nó mà còn phải hiểu cấu trúc bên trong của nó thì cần phải nghiên cứu kết cấu hệ thống. Thuật ngữ “cấu trúc” xuất phát từ tiếng Latin cấu trúc - “cấu trúc”, “vị trí”, “trật tự”. Cấu trúc của một hệ thống bao gồm các phần tử, các kết nối giữa chúng và các thuộc tính của các kết nối này. Trong hầu hết các trường hợp, khái niệm “cấu trúc” thường gắn liền với việc hiển thị đồ họa, nhưng điều này là không cần thiết. Cấu trúc có thể được trình bày dưới dạng mô tả lý thuyết tập hợp, ma trận, đồ thị, v.v.

Sự liên quan - một khái niệm thể hiện mối quan hệ cần và đủ giữa các yếu tố. Các thuộc tính kết nối là:

phương hướng;
lực lượng;
tính cách.

Qua tập trung kết nối được chia thành Chỉ đạo Và lạc hướnglười. Các kết nối có hướng lần lượt được chia thành thẳng và vềquân đội

Qua sức mạnh biểu hiện kết nối được chia thành yếu đuối Và mạnh.

Qua tính cách kết nối được chia thành mối quan hệ phụ thuộc Và truyền thông quaSinh.Đầu tiên có thể được chia thành tuyến tính Và chức năng; cái sau đặc trưng cho mối quan hệ nhân quả.

Các kết nối giữa các phần tử được đặc trưng bởi một trật tự nhất định, các thuộc tính bên trong và tập trung vào hoạt động của hệ thống. Những tính năng như vậy của hệ thống được gọi là tổ chức.

Các kết nối cấu trúc tương đối độc lập với các phần tử và có thể hoạt động như một bất biến trong quá trình chuyển đổi từ hệ thống này sang hệ thống khác. Điều này có nghĩa là các mô hình được xác định trong nghiên cứu các hệ thống hiển thị các đối tượng có tính chất này có thể được sử dụng trong nghiên cứu các hệ thống có tính chất khác. Truyền thông cũng có thể được trình bày và coi như một hệ thống có các yếu tố và kết nối riêng.

Khái niệm “cấu trúc” theo nghĩa hẹp của từ này có thể được đồng nhất với khái niệm “quan hệ hình thành hệ thống”, tức là cấu trúc có thể được coi là một yếu tố hình thành hệ thống,

Theo nghĩa rộng của từ này, cấu trúc được hiểu là toàn bộ tập hợp các mối quan hệ giữa các phần tử chứ không chỉ là các mối quan hệ hình thành hệ thống.

Phương pháp tách biệt các mối quan hệ hình thành hệ thống khỏi môi trường phụ thuộc vào việc chúng ta đang nói về việc thiết kế một hệ thống chưa tồn tại hay phân tích sự biểu diễn mang tính hệ thống của một đối tượng, vật chất hoặc lý tưởng đã biết. Có nhiều loại cấu trúc khác nhau. Nổi tiếng nhất trong số chúng được trình bày trong hình. 2.2.
Cơm. 2.2. Các loại cấu trúc

Phân loại hệ thống

Đầu tiên chúng ta hãy xem xét một số loại hệ thống. trừu tượng hệ thống là hệ thống trong đó mọi phần tử đều là khái niệm

Cụ thể hệ thống là những hệ thống mà các phần tử của nó là các đối tượng vật lý. Chúng được chia thành tự nhiên(phát sinh và tồn tại mà không có sự tham gia của con người) và nhân tạo(do con người tạo ra).

Mở hệ thống - trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với môi trường bên ngoài.

^ Hệ thống khép kín - đây là những hệ thống không trao đổi với môi trường bên ngoài.

Ở dạng thuần túy, hệ thống mở và hệ thống đóng không tồn tại.

Hệ thống động chiếm một trong những vị trí trung tâm trong lý thuyết tổng quát về hệ thống. Một hệ thống như vậy là một đối tượng có cấu trúc có đầu vào và đầu ra, một đối tượng mà tại một số thời điểm nhất định chất, năng lượng và thông tin có thể được đưa vào và từ đó có thể xuất ra. Các hệ thống động được biểu diễn dưới dạng các hệ thống trong đó các quá trình xảy ra liên tục theo thời gian và là các hệ thống trong đó tất cả các quá trình chỉ xảy ra tại các thời điểm riêng biệt. Những hệ thống như vậy được gọi là hệ thống động rời rạc. Trong cả hai trường hợp, người ta giả định rằng hành vi của hệ thống có thể được phân tích trong một khoảng thời gian nhất định, được xác định trực tiếp bằng thuật ngữ “động”.

^ Hệ thống thích ứng - hệ thống vận hành trong các điều kiện có độ không đảm bảo ban đầu và các điều kiện bên ngoài thay đổi. Khái niệm thích ứng được hình thành trong sinh lý học, trong đó nó được định nghĩa là một tập hợp các phản ứng đảm bảo sự thích ứng của cơ thể với những thay đổi của điều kiện bên trong và bên ngoài. Trong lý thuyết quản lý, thích ứng là quá trình tích lũy và sử dụng thông tin trong một hệ thống nhằm đạt được trạng thái tối ưu với tính tức thời ban đầu và thay đổi các điều kiện bên ngoài.

^ Hệ thống phân cấp - các hệ thống, các yếu tố được nhóm thành các cấp độ, có mối tương quan theo chiều dọc với nhau; Hơn nữa, các phần tử cấp độ có đầu ra phân nhánh. Mặc dù khái niệm “thứ bậc” luôn hiện diện trong khoa học và sử dụng hàng ngày, nghiên cứu lý thuyết chi tiết về hệ thống thứ bậc mới bắt đầu gần đây. Xem xét các hệ thống thứ bậc, chúng ta hãy chuyển sang nguyên tắc đối lập. Đối tượng phản đối sẽ là các hệ thống có cấu trúc tuyến tính (xuyên tâm, tập trung). Các hệ thống có điều khiển tập trung được đặc trưng bởi các hành động điều khiển rõ ràng. Ngược lại, có những hệ thống phân cấp, những hệ thống có tính chất tùy ý (kỹ thuật, sinh học, xã hội và những hệ thống khác), có cấu trúc đa cấp và phân nhánh theo cách chức năng, tổ chức hoặc cách khác. Các hệ thống phân cấp là chủ đề được chú ý đặc biệt trong lý thuyết và thực tiễn quản lý do tính chất phổ quát của chúng và một số lợi thế so với các cấu trúc tuyến tính chẳng hạn. Trong số những ưu điểm này: tự do chịu ảnh hưởng cục bộ, không cần truyền các luồng thông tin rất lớn qua một điểm kiểm soát, độ tin cậy tăng lên. Ngoài ra, nếu một thành phần của hệ thống tập trung bị lỗi thì toàn bộ hệ thống cũng sẽ bị lỗi; Nếu một thành phần của hệ thống phân cấp bị lỗi thì xác suất xảy ra lỗi của toàn bộ hệ thống là không đáng kể. Tất cả các hệ thống phân cấp đều có một số đặc điểm:

sắp xếp tuần tự theo chiều dọc các cấp độ tạo nên hệ thống (hệ thống con);
mức độ ưu tiên hành động của các hệ thống con cấp cao nhất (quyền can thiệp);
sự phụ thuộc của các hành động của hệ thống con cấp trên vào việc thực hiện chức năng thực tế của chúng ở các cấp thấp hơn;
tính độc lập tương đối của các hệ thống con, mang lại khả năng kết hợp điều khiển tập trung và phi tập trung của một hệ thống phức tạp.

Xem xét tính quy ước của bất kỳ phân loại nào, cần lưu ý rằng bản thân các nỗ lực phân loại phải có các thuộc tính hệ thống, do đó phân loại có thể được coi là một loại mô hình hóa.

Hãy xem xét một số loại phân loại hệ thống theo các tiêu chí khác nhau.

Phân loại hệ thống theo nguồn gốc (Hình 2.3).

Phân loại hệ thống theo mô tả các biến (Hình 2.4).
Phân loại hệ thống theo phương pháp điều khiển (Hình 2.5).
Phân loại hệ thống theo loại người vận hành chúng (Hình 2.6).

Có nhiều phương pháp phân loại khác, ví dụ, theo mức độ cung cấp nguồn lực của quản lý, bao gồm các nguồn năng lượng, vật chất và thông tin.

Ngoài các phân loại được xem xét của các hệ thống, chúng có thể được chia thành đơn giản và phức tạp, xác định và xác suất, tuyến tính và phi tuyến, v.v.

Thuộc tính hệ thống

Phân tích định nghĩa hoạt động của hệ thống cho phép chúng ta làm nổi bật một số đặc tính chung của nó:

bất kỳ hệ thống nào cũng là một phức hợp gồm các phần tử được kết nối với nhau;
hệ thống tạo thành một thể thống nhất đặc biệt với môi trường bên ngoài;
bất kỳ hệ thống nào cũng là một phần tử của hệ thống bậc cao hơn;
đến lượt các yếu tố tạo nên hệ thống lại hoạt động như những hệ thống ở cấp độ thấp hơn.

Những đặc tính này có thể được phân tích bằng cách sử dụng Hình. 2.7 (A - hệ thống; B và D - các phần tử của hệ thống A; C - phần tử của hệ thống B).

Phần tử B, đóng vai trò là một phần tử của hệ thống A, đến lượt nó, là một hệ thống cấp thấp hơn, bao gồm các phần tử riêng của nó, chẳng hạn như phần tử C. Và nếu chúng ta coi phần tử B là một hệ thống tương tác với môi trường bên ngoài , thì cái sau trong trường hợp này, hệ thống B sẽ đại diện (phần tử của hệ thống A). Do đó, đặc thù của sự thống nhất của hệ thống với môi trường bên ngoài có thể được hiểu là sự tương tác của các yếu tố của hệ thống ở cấp độ cao hơn. Lý luận tương tự có thể được thực hiện cho bất kỳ phần tử nào của bất kỳ hệ thống nào.

Việc nghiên cứu các đặc tính của một hệ thống trước hết bao gồm việc nghiên cứu mối quan hệ giữa các bộ phận và tổng thể. Điều này có nghĩa rằng:

1) toàn bộ là chính và các bộ phận là phụ;

2) các yếu tố hình thành hệ thống thể hiện các điều kiện cho sự liên kết giữa các bộ phận trong một hệ thống;

3) các bộ phận của hệ thống tạo thành một tổng thể không thể tách rời, do đó tác động lên bất kỳ bộ phận nào trong số chúng sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống;

4) mỗi bộ phận của hệ thống đều có mục đích riêng về mục tiêu mà hoạt động của toàn bộ hướng tới;

5) bản chất của các bộ phận và chức năng của chúng được xác định bởi vị trí của các bộ phận nói chung và hành vi của chúng được điều chỉnh bởi các mối quan hệ giữa tổng thể và các bộ phận của nó;

6) tổng thể hoạt động như một cái gì đó thống nhất, bất kể mức độ phức tạp.

Trong số các đặc tính đa dạng của hệ thống dùng để nghiên cứu các quy trình tổ chức, trước tiên nên làm nổi bật các đặc tính như sự xuất hiện, sự cân bằng và cân bằng nội môi.

Sự xuất hiện- một trong những thuộc tính thiết yếu nhất của hệ thống. Đây là tính không thể quy giản của các thuộc tính của một hệ thống thành các thuộc tính của các phần tử của nó; nói cách khác, sự nổi lên là sự hiện diện của những phẩm chất mới của tổng thể mà các bộ phận cấu thành của nó không có. Do đó, các đặc tính của tổng thể không phải là tổng đơn giản các đặc tính của các phần tử cấu thành nó, mặc dù chúng phụ thuộc vào chúng. Đồng thời, các phần tử được kết hợp thành một hệ thống có thể mất đi các thuộc tính vốn có của chúng bên ngoài hệ thống hoặc có được các thuộc tính mới.

Tính đẳng thức- một trong những thuộc tính ít được nghiên cứu nhất của hệ thống, đặc trưng cho khả năng tối đa của hệ thống thuộc một loại phức tạp nhất định. L. von Bertalanffy, người đề xuất thuật ngữ này, đã định nghĩa tính ngang bằng liên quan đến một hệ thống mở, là khả năng của hệ thống (trái ngược với trạng thái cân bằng trong hệ thống khép kín, được xác định hoàn toàn bởi các điều kiện ban đầu) để đạt được trạng thái độc lập với thời gian và các điều kiện ban đầu, trạng thái này chỉ được xác định bởi các tham số của hệ thống . Nhu cầu giới thiệu khái niệm này nảy sinh bắt đầu từ một mức độ phức tạp nhất định của hệ thống. Tính đẳng thức- khuynh hướng bên trong của hệ thống để đạt được một trạng thái giới hạn nhất định, không phụ thuộc vào các điều kiện bên ngoài. Ý tưởng tính ngang bằng bao gồm việc nghiên cứu các tham số xác định mức độ tổ chức tối đa nhất định.

Một tổ chức, là một thực thể không thể tách rời, luôn nỗ lực tái tạo chính mình, khôi phục lại sự cân bằng đã mất và vượt qua sự phản kháng, đặc biệt từ môi trường bên ngoài. Tài sản này của một tổ chức được gọi là cân bằng nội môi.

Theo nghĩa tổng quát và rộng nhất của từ này, việc nghiên cứu có hệ thống các vật thể và hiện tượng của thế giới xung quanh chúng ta được hiểu là một phương pháp trong đó chúng được coi là những bộ phận hoặc thành phần của một sự hình thành tổng thể duy nhất. Các bộ phận hoặc phần tử này, tương tác với nhau, xác định các thuộc tính mới của hệ thống không có trong các phần tử riêng lẻ của nó. Chúng tôi liên tục gặp phải sự hiểu biết này về hệ thống trong quá trình trình bày tất cả các tài liệu trước đó. Tuy nhiên, nó chỉ có thể áp dụng để mô tả các hệ thống đặc trưng bao gồm các bộ phận đồng nhất có cấu trúc được xác định rõ ràng. Tuy nhiên, trong thực tế, các hệ thống cũng thường bao gồm các tập hợp các đối tượng không đồng nhất được kết hợp thành một để đạt được một mục tiêu cụ thể.

Điều chính xác định một hệ thống là mối quan hệ qua lại và tương tác của các bộ phận trong tổng thể. Nếu sự tương tác như vậy tồn tại thì có thể nói về một hệ thống, mặc dù mức độ tương tác giữa các bộ phận của nó có thể khác nhau. Cũng cần lưu ý rằng mỗi đối tượng, đối tượng hoặc hiện tượng riêng lẻ có thể được coi là một tính toàn vẹn nhất định, bao gồm các bộ phận và do đó được nghiên cứu như một hệ thống.

Khái niệm về hệ thống và phương pháp hệ thống nói chung được hình thành dần dần khi khoa học và thực tiễn nắm vững các loại, kiểu và hình thức tương tác và kết hợp khác nhau của các đối tượng và hiện tượng. Bây giờ chúng ta phải xem xét kỹ hơn các nỗ lực khác nhau nhằm làm rõ cả khái niệm về hệ thống và sự hình thành phương pháp hệ thống.

18.1. Phát triển phương pháp nghiên cứu có hệ thống

Nguồn gốc của cách tiếp cận có hệ thống để nghiên cứu thế giới xung quanh đã có từ thời cổ đại. Ở dạng ngầm định, nó được sử dụng rộng rãi trong

khoa học khoa học, mặc dù thuật ngữ “hệ thống” xuất hiện muộn hơn nhiều. Người Hy Lạp cổ đại coi thiên nhiên và thế giới là một tổng thể duy nhất, trong đó các vật thể, hiện tượng và sự kiện được kết nối với nhau bằng nhiều mối liên hệ khác nhau. Cơ sở của sự thống nhất như vậy giữa các triết gia Hy Lạp thời kỳ đầu là một nguyên tắc vật chất nhất định: nước đối với Thales, không khí đối với Anaximenes và lửa đối với Heraclitus. Tuy nhiên, ý tưởng đúng đắn nói chung này không được bộc lộ trong mối liên hệ cụ thể giữa các hiện tượng và quá trình, cũng như không được chứng minh một cách cụ thể. Điều này khá dễ hiểu, bởi vì người Hy Lạp cổ đại không có những ngành khoa học cụ thể và mọi thứ có thể gọi là kiến thức tích cực, cùng với suy đoán triết học tự nhiên, đều là một phần của triết học thống nhất. Ngoại lệ duy nhất là toán học, trong đó họ đã tạo ra phương pháp xây dựng kiến thức tiên đề nổi tiếng, phương pháp này vẫn đóng vai trò là phương tiện quan trọng nhất để hệ thống hóa và chứng minh logic không chỉ toán học mà còn bất kỳ kiến thức nào nói chung.

Với sự chuyển đổi sang nghiên cứu thực nghiệm về tự nhiên và sự xuất hiện của khoa học tự nhiên thực nghiệm vào thế kỷ 17. kiến thức được chia thành các lĩnh vực riêng biệt của tự nhiên, các nhóm hiện tượng, các ngành và các ngành khoa học. Một cách thức xây dựng và phát triển kiến thức khoa học mang tính kỷ luật bắt đầu khi mỗi ngành khoa học nghiên cứu cẩn thận và kỹ lưỡng chủ đề của mình, sử dụng các phương pháp nghiên cứu cụ thể mà không quan tâm đến mục đích và mục tiêu cũng như cách hiểu biết các ngành khoa học khác. Cách tiếp cận này, như đã lưu ý ở Chương 1, có những ưu điểm nhất định, nhưng đồng thời cũng hạn chế khả năng của các nhà nghiên cứu trong khuôn khổ hẹp của ngành học của họ và do đó cản trở việc thiết lập mối liên hệ giữa các ngành khác. Kết quả của việc này là một bản chất duy nhất hóa ra lại bị phân chia một cách giả tạo giữa các ngành khoa học khác nhau.

Mặc dù vậy, sự khác biệt giữa các khoa học vẫn tiếp tục gia tăng, số lượng các ngành khoa học riêng lẻ ngày càng tăng, và theo đó, mối liên hệ và hiểu biết lẫn nhau giữa các nhà khoa học ngày càng suy yếu. Theo thời gian, tình trạng này ngày càng trở nên không thể chấp nhận được, và bất chấp sự phản đối của một số nhóm nhà khoa học, các phương pháp và lý thuyết tích hợp, liên ngành đã nảy sinh, với sự trợ giúp của chúng, bằng cách sử dụng các khái niệm và nguyên tắc chung, các vấn đề được đặt ra đã được giải quyết. các ngành khoa học nghiên cứu các quá trình và hình thức chuyển động của vật chất có liên quan với nhau và sau đó là các lý thuyết tổng quát hơn. Vì vậy, trở lại vào cuối thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20. Sinh lý học và hóa sinh, địa vật lý và địa hóa học, vật lý hóa học và hóa học vật lý và những thứ khác phát sinh.

Một bước đột phá thực sự trong nghiên cứu hệ thống xảy ra sau khi Thế chiến thứ hai kết thúc, khi một hệ thống mạnh mẽ xuất hiện.

một phong trào góp phần đưa các ý tưởng, nguyên tắc và phương pháp nghiên cứu có hệ thống không chỉ vào khoa học tự nhiên mà còn vào khoa học kinh tế xã hội và nhân văn. Chính cách tiếp cận hệ thống đã góp phần dẫn đến thực tế là mỗi ngành khoa học bắt đầu coi việc nghiên cứu các hệ thống thuộc một loại nhất định tương tác với các hệ thống khác là chủ đề của mình. Theo cách tiếp cận mới, thế giới xuất hiện dưới dạng vô số hệ thống có nội dung cụ thể và tổng quát đa dạng nhất, hợp nhất thành một tổng thể duy nhất - Vũ trụ.

18.2. Đặc điểm của phương pháp nghiên cứu hệ thống

Định nghĩa trực quan ở trên về một hệ thống là đủ để phân biệt hệ thống với các tập hợp đối tượng và hiện tượng không phải là hệ thống. Không có thuật ngữ đặc biệt cho họ trong văn học của chúng tôi. Vì vậy, chúng ta sẽ biểu thị chúng bằng thuật ngữ mượn từ văn học Anh các đơn vị. Khó có ai có thể gọi một đống đá là một hệ thống, trong khi một cơ thể vật chất bao gồm một số lượng lớn các phân tử tương tác, hoặc một hợp chất hóa học được hình thành từ một số nguyên tố, và thậm chí còn hơn thế nữa là một sinh vật sống, quần thể, loài và các cộng đồng khác của các sinh vật sống, mọi người sẽ coi nó bằng trực giác là một hệ thống.

Điều gì hướng dẫn chúng ta khi phân loại một số bộ đối tượng thành hệ thống và những bộ khác là tập hợp? Rõ ràng, trong trường hợp đầu tiên, chúng ta nhận thấy sự toàn vẹn, thống nhất nhất định của các phần tử tạo nên hệ thống, nhưng trong trường hợp thứ hai, sự thống nhất và liên kết với nhau như vậy không có và do đó chúng ta phải nói về một tập hợp đơn giản hoặc tổng hợp các phần tử.

Như vậy, Cách tiếp cận hệ thống được đặc trưng bởi sự xem xét tổng thể, thiết lập sự tương tác giữa các bộ phận cấu thành hoặc các yếu tố của tổng thể, và tính không thể quy giản của các đặc tính của tổng thể thành các đặc tính của các bộ phận.

Trong suốt cuộc thảo luận này, chúng ta đã gặp nhiều hệ thống vật lý, hóa học, sinh học và môi trường mà các đặc tính của chúng không thể giải thích được bằng đặc tính của các nguyên tố của chúng. Ngược lại, các thuộc tính của các tập hợp đơn giản hoặc các tập hợp phát sinh từ tổng các thuộc tính của các bộ phận cấu thành của chúng. Vì vậy, ví dụ, chiều dài của một cơ thể bao gồm một số bộ phận hoặc trọng lượng của nó có thể được tìm thấy bằng cách tính tổng chiều dài và trọng lượng của các bộ phận tương ứng. Ngược lại, nhiệt độ của nước thu được bằng cách trộn các thể tích nước khác nhau được đun nóng ở các nhiệt độ khác nhau

dusov không thể tính được theo cách này. Vì vậy, người ta thường nói rằng nếu thuộc tính của các tập hợp đơn giản phụ gia, những thứ kia. được tổng hợp hoặc cộng lại từ các thuộc tính hoặc giá trị của các bộ phận của chúng thì các thuộc tính của hệ thống dưới dạng hình thành tích phân là không cộng.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng sự khác biệt giữa các hệ thống và tập hợp, hay đơn giản là tập hợp các đối tượng, không phải là tuyệt đối, mà là liên quan đến tự nhiên và phụ thuộc vào cách người ta tiếp cận việc nghiên cứu dân số. Xét cho cùng, ngay cả một đống đá cũng có thể được coi là một hệ thống nhất định, các phần tử của nó tương tác với nhau theo định luật vạn vật hấp dẫn. Tuy nhiên, ở đây chúng ta không tìm thấy sự xuất hiện của các thuộc tính tích hợp mới vốn có trong các hệ thống thực. Đặc điểm đặc biệt này của các hệ thống, bao gồm sự hiện diện của các thuộc tính tổng thể, tích hợp mới phát sinh do sự tương tác giữa các bộ phận hoặc thành phần cấu thành của chúng, phải luôn được ghi nhớ khi xác định hệ thống.

Trong những năm gần đây, nhiều nỗ lực đã được thực hiện nhằm đưa ra một định nghĩa hợp lý về khái niệm hệ thống. Vì trong logic, phương pháp điển hình là định nghĩa thông qua chi gần nhất và sai phân cụ thể, nên những khái niệm tổng quát nhất về toán học và thậm chí cả triết học thường được chọn làm khái niệm chung. Trong toán học hiện đại, khái niệm như vậy được coi là khái niệm về tập hợp, được nhà toán học người Đức G. Cantor (1845-1918) đưa ra vào cuối thế kỷ trước để chỉ bất kỳ tập hợp các đối tượng toán học nào có một số đặc tính chung. Do đó, R. Fagin và A. Hall đã sử dụng khái niệm tập hợp để xác định hệ thống một cách logic.

Họ viết: “Một hệ thống là một tập hợp các đối tượng cùng với các mối quan hệ giữa các đối tượng và giữa các thuộc tính (thuộc tính) của chúng”.

Định nghĩa như vậy không thể được gọi là đúng nếu chỉ vì các bộ sưu tập đối tượng đa dạng nhất có thể được gọi là tập hợp và đối với nhiều trong số chúng, có thể thiết lập các mối quan hệ nhất định giữa các đối tượng, do đó tạo ra sự khác biệt cụ thể cho các hệ thống. (sự khác biệt được chỉ định) không được chỉ định. Tuy nhiên, vấn đề không nằm ở sự sai lầm về mặt hình thức của định nghĩa mà ở sự khác biệt thực chất của nó với thực tế. Trên thực tế, nó không lưu ý rằng các đối tượng tạo nên hệ thống tương tác với nhau theo cách mà chúng gây ra sự xuất hiện các thuộc tính hệ thống, tổng thể, mới. Rõ ràng, một khái niệm cực kỳ rộng như một hệ thống không thể được định nghĩa một cách thuần túy logic thông qua các khái niệm hiện có khác. Do đó, nó phải được công nhận là một khái niệm ban đầu và không thể xác định được, nội dung của nó có thể được giải thích bằng một ví dụ.

đào mương Đây chính xác là những gì họ thường làm trong khoa học khi họ phải giải quyết những khái niệm ban đầu, ban đầu của nó, chẳng hạn như tập hợp trong toán học hoặc khối lượng và điện tích trong vật lý.

Để hiểu rõ hơn về bản chất của các hệ thống, trước tiên cần xem xét cấu trúc và cấu trúc của chúng, sau đó là phân loại của chúng.

Cấu trúc hệ thốngđược đặc trưng bởi các thành phần mà từ đó nó được hình thành. Các thành phần đó là: hệ thống con, bộ phận hoặc phần tử của hệ thống, tùy thuộc vào cái gì được lấy làm cơ sở phân chia.

Hệ thống con là các bộ phận của hệ thống có quyền tự chủ nhất định nhưng đồng thời cũng phụ thuộc vào hệ thống và bị hệ thống kiểm soát. Thông thường, các hệ thống con được phân biệt trong các hệ thống được tổ chức đặc biệt, được gọi là thứ bậc.

Yếu tố thường được gọi là đơn vị nhỏ nhất của hệ thống, mặc dù về nguyên tắc, bất kỳ bộ phận nào cũng có thể được coi là một phần tử nếu chúng ta bỏ qua kích thước của nó.

Một ví dụ điển hình là cơ thể con người, bao gồm các hệ thống thần kinh, hô hấp, tiêu hóa và các hệ thống con khác, thường được gọi đơn giản là các hệ thống. Đổi lại, các hệ thống con chứa các cơ quan nhất định, bao gồm các mô và mô - của tế bào và tế bào - của phân tử. Nhiều hệ thống sống và xã hội được xây dựng theo cùng một nguyên tắc thứ bậc một nguyên tắc trong đó mỗi cấp độ tổ chức, tuy có quyền tự chủ nhất định, đồng thời phụ thuộc vào cấp độ cao hơn trước đó. Sự kết nối và tương tác chặt chẽ của các thành phần khác nhau như vậy mang lại cho hệ thống như một thực thể thống nhất, tổng thể những điều kiện tốt nhất để tồn tại và phát triển.

Kết cấu hệ thống là tổng thể của những mối quan hệ và tương tác cụ thể qua đó phát sinh các thuộc tính tích hợp mới, duy nhất cho hệ thống và không có trong các thành phần riêng lẻ của nó. Trong văn học phương Tây những đặc tính như vậy được gọi là nổi lên, hoặc phát sinh do sự tương tác và vốn chỉ có trong hệ thống. Tùy thuộc vào tính chất cụ thể của sự tương tác của các thành phần, các loại hệ thống khác nhau được phân biệt: điện từ, nguyên tử, hạt nhân, hóa học, sinh học và xã hội. Trong các loại này, người ta có thể lần lượt xem xét các loại hệ thống riêng lẻ.

Về nguyên tắc, mỗi đối tượng riêng lẻ có thể được tiếp cận theo quan điểm hệ thống, vì nó đại diện cho một sự hình thành toàn vẹn nhất định có khả năng tồn tại độc lập. Ví dụ, một phân tử nước được hình thành từ hai nguyên tử nước

hydro và một nguyên tử oxy, là một hệ thống có các thành phần được kết nối với nhau bằng lực tương tác điện từ. Toàn bộ thế giới xung quanh chúng ta, các đối tượng, hiện tượng và quá trình của nó hóa ra là một tập hợp các hệ thống rất đa dạng về bản chất và cấp độ tổ chức cụ thể của chúng. Mọi hệ thống trên thế giới này đều tương tác với các hệ thống khác.

Hệ thống và môi trường của nó.Để nghiên cứu kỹ lưỡng hơn, chúng tôi thường chọn ra những hệ thống mà hệ thống nhất định tương tác trực tiếp và được gọi là vùng lân cận hoặc môi trường bên ngoài hệ thống. Tất cả các hệ thống thực tế trong tự nhiên và xã hội, như đã chỉ ra, mở và do đó, tương tác với môi trường thông qua trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin. Ý tưởng về một hệ thống đóng hoặc cô lập là một sự trừu tượng sâu rộng, không phản ánh đầy đủ thực tế, vì không có hệ thống thực nào có thể tách biệt khỏi ảnh hưởng của các hệ thống khác tạo nên môi trường của nó. Trong bản chất vô cơ, các hệ thống mở có thể trao đổi vật chất với môi trường, như xảy ra trong các phản ứng hóa học hoặc năng lượng, khi hệ thống nhận năng lượng mới từ môi trường và tiêu tán năng lượng “chất thải” dưới dạng nhiệt. Trong tự nhiên sống, các hệ thống trao đổi với môi trường, ngoài vật chất, năng lượng còn có thông tin, qua đó diễn ra sự kiểm soát và truyền tải các đặc tính di truyền từ sinh vật sang con cháu. Việc trao đổi thông tin có tầm quan trọng đặc biệt trong các hệ thống kinh tế - xã hội, văn hóa - nhân đạo, nơi sự trao đổi đó là nền tảng cho mọi hoạt động giao tiếp của con người.

Phân loại hệ thống có thể được thực hiện vì nhiều lý do. Trước hết, tất cả các hệ thống có thể được chia thành các hệ thống vật chất và lý tưởng, hoặc mang tính khái niệm. Các hệ thống vật chất bao gồm phần lớn các hệ thống có tính chất vô cơ, hữu cơ và xã hội. Ngược lại, tất cả các hệ vật chất có thể được chia thành các lớp chính theo dạng chuyển động của vật chất, mà họ đại diện. Về vấn đề này, người ta thường phân biệt giữa các hệ thống hấp dẫn, vật lý, hóa học, sinh học, địa chất, sinh thái và xã hội. Trong các hệ thống vật chất còn có hệ thống kỹ thuật, công nghệ nhân tạo do xã hội tạo ra đặc biệt phục vụ cho việc sản xuất ra của cải vật chất.

Tất cả các hệ thống này được gọi là vật chất hoặc khách quan vì nội dung, tính chất của chúng không phụ thuộc vào chủ thể nhận thức. Tuy nhiên, chủ thể có thể nhận thức chúng sâu sắc hơn, đầy đủ hơn và chính xác hơn.

các thuộc tính và mô hình với sự trợ giúp của các hệ thống khái niệm mà anh ta tạo ra. Những hệ thống như vậy được gọi là lý tưởng chính xác bởi vì chúng đại diện cho sự phản ánh của các hệ thống vật chất tồn tại khách quan trong tự nhiên và xã hội.

Ví dụ điển hình nhất của hệ thống khái niệm là một lý thuyết khoa học, với sự trợ giúp của các khái niệm, sự khái quát hóa và quy luật của nó, thể hiện các mối liên hệ và mối quan hệ khách quan, thực tế tồn tại trong các hệ thống tự nhiên và xã hội cụ thể.

Bản chất hệ thống của một lý thuyết khoa học được thể hiện ngay trong cách xây dựng của nó, khi các khái niệm và phán đoán riêng lẻ của nó không được liệt kê một cách đơn giản mà được kết hợp trong một cấu trúc tổng thể nhất định. Đối với những mục đích này, một số khái niệm cơ bản hoặc ban đầu thường được xác định, trên cơ sở đó, trước tiên, các khái niệm khác, phái sinh hoặc thứ cấp được xác định theo các quy tắc logic. Tương tự, trong số tất cả các phán đoán của lý thuyết, một số phán đoán ban đầu hoặc cơ bản được chọn, mà trong lý thuyết toán học được gọi là tiên đề, và trong lý thuyết khoa học tự nhiên - quy luật hoặc nguyên tắc. Vì vậy, ví dụ, trong cơ học cổ điển, những phán đoán cơ bản như vậy là ba định luật cơ học cơ bản, trong thuyết tương đối hẹp - các nguyên lý về hằng số tốc độ ánh sáng và thuyết tương đối. Trong các lý thuyết toán học của vật lý, các định luật liên quan thường được biểu diễn bằng hệ phương trình, như J.K. Maxwell trong lý thuyết điện từ của ông. Các lý thuyết sinh học và xã hội thường chỉ giới hạn ở việc xây dựng các quy luật bằng lời nói. Sử dụng ví dụ về lý thuyết tiến hóa của Charles Darwin, chúng ta thấy rằng nội dung chính của nó có thể được thể hiện bằng ba nguyên tắc cơ bản hoặc thậm chí là nguyên tắc duy nhất của chọn lọc tự nhiên.

Chúng tôi cố gắng hệ thống hóa tất cả kiến thức của mình không chỉ trong lĩnh vực khoa học mà còn trong các lĩnh vực hoạt động khác, để mối quan hệ logic của các phán đoán cá nhân, cũng như toàn bộ cấu trúc kiến thức nói chung, trở nên rõ ràng. Một phán đoán riêng biệt, biệt lập không được khoa học đặc biệt quan tâm. Chỉ khi nó có thể được kết nối một cách hợp lý với các yếu tố kiến thức khác, đặc biệt là với các phán đoán của lý thuyết, thì nó mới có được ý nghĩa và tầm quan trọng nhất định. Vì vậy, chức năng quan trọng nhất của kiến thức khoa học chính xác là hệ thống hóa của tất cả các kiến thức tích lũy được, trong đó các phán đoán cá nhân thể hiện kiến thức về các sự kiện cụ thể được kết hợp trong một hệ thống khái niệm nhất định.

Các phân loại khác, làm cơ sở cho việc phân chia, xem xét các dấu hiệu đặc trưng cho trạng thái của hệ thống, hành vi của nó,

tương tác với môi trường, tính mục đích và khả năng dự đoán của hành vi và các đặc tính khác.

Cách phân loại đơn giản nhất là chia hệ thống thành tĩnh và động,ở một mức độ nhất định là có điều kiện, vì mọi thứ trên thế giới đều không ngừng thay đổi và chuyển động. Tuy nhiên, vì ngay cả trong cơ học, chúng ta cũng phân biệt giữa tĩnh học và động học, nên việc xem xét cụ thể các hệ thống tĩnh cũng có vẻ thích hợp.

Trong số các hệ thống động thường có tất định và ngẫu nhiên hệ thống. Sự phân loại này dựa trên bản chất của việc dự đoán động lực hoặc hành vi của các hệ thống. Như đã lưu ý trong các chương trước, các dự đoán dựa trên nghiên cứu hành vi của các hệ thống xác định là khá rõ ràng và đáng tin cậy. Các hệ động lực được nghiên cứu trong cơ học cổ điển và thiên văn học chính là những hệ thống như vậy. Ngược lại, các hệ thống ngẫu nhiên, thường được gọi là thống kê xác suất, xử lý các sự kiện và hiện tượng ngẫu nhiên lớn hoặc lặp lại. Do đó, những dự đoán trong đó, như đã lưu ý ở các chương trước, không đáng tin cậy mà chỉ mang tính xác suất.

Theo bản chất của sự tương tác với môi trường, các hệ thống được phân biệt như chúng ta đã biết. mở và đóng (bị cô lập), và đôi khi họ cũng làm nổi bật mở một phần hệ thống. Sự phân loại này chủ yếu có điều kiện, vì ý tưởng về các hệ kín nảy sinh trong nhiệt động lực học cổ điển như một sự trừu tượng nhất định hóa ra không phù hợp với thực tế khách quan, trong đó phần lớn các hệ, nếu không phải tất cả chúng, đều là mở.

Nhiều hệ thống phức tạp được tìm thấy trong thế giới xã hội nhắm mục tiêu, những thứ kia. tập trung vào việc đạt được một hoặc nhiều mục tiêu, và trong các hệ thống con khác nhau và ở các cấp độ khác nhau của tổ chức, các mục tiêu này có thể khác nhau và thậm chí xung đột với nhau.

Việc phân loại các hệ thống giúp có thể xem xét lại nhiều hệ thống hiện có trong khoa học, tức là. hồi cứu, và do đó không đại diện cho nhà nghiên cứu như là quan tâm, chẳng hạn như nghiên cứu phương pháp và triển vọng của cách tiếp cận hệ thống trong các điều kiện cụ thể của ứng dụng.

18.3. Phương pháp và triển vọng nghiên cứu hệ thống

Ở dạng tiềm ẩn, cách tiếp cận hệ thống ở dạng đơn giản nhất đã được sử dụng trong khoa học ngay từ khi nó mới xuất hiện. Ngay cả khi các ngành khoa học riêng lẻ tham gia vào việc tích lũy và khái quát hóa tài liệu thực tế ban đầu, ý tưởng hệ thống hóa và thống nhất làm nền tảng cho mọi hoạt động tìm kiếm sự kiện mới và đưa chúng vào một hệ thống kiến thức khoa học thống nhất.

Tuy nhiên, nhiều người cho rằng sự xuất hiện của phương pháp hệ thống như một phương pháp nghiên cứu đặc biệt là vào thời kỳ Chiến tranh thế giới thứ hai và thời kỳ hòa bình tiếp theo. Trong chiến tranh, các nhà khoa học phải đối mặt với những vấn đề phức tạp đòi hỏi phải tính đến mối tương quan, tương tác của nhiều yếu tố trong tổng thể. Những vấn đề như vậy đặc biệt bao gồm việc lập kế hoạch và tiến hành các hoạt động quân sự, các vấn đề về cung cấp và tổ chức quân đội, ra quyết định trong điều kiện khó khăn, v.v. Trên cơ sở này, một trong những nguyên tắc mang tính hệ thống đầu tiên đã xuất hiện, được gọi là hoạt động nghiên cứu. Việc áp dụng các ý tưởng hệ thống vào việc phân tích các quá trình kinh tế và xã hội đã góp phần vào sự xuất hiện lý thuyết trò chơi và lý thuyết quyết định.

Có lẽ bước quan trọng nhất trong quá trình hình thành ý tưởng của phương pháp hệ thống là sự xuất hiện điều khiển học như một lý thuyết chung về điều khiển trong các hệ thống kỹ thuật, sinh vật sống và xã hội. Nó thể hiện rõ nhất một cách tiếp cận mới trong việc nghiên cứu hệ thống điều khiển với những nội dung cụ thể khác nhau. Mặc dù các lý thuyết quản lý riêng biệt tồn tại trong công nghệ, sinh học và khoa học xã hội, tuy nhiên, một cách tiếp cận thống nhất, liên ngành có thể tiết lộ các mô hình quản lý sâu hơn và tổng quát hơn bị che khuất bởi hàng loạt chi tiết thứ cấp trong nghiên cứu cụ thể về hệ thống quản lý tư nhân. . Trong khuôn khổ điều khiển học, lần đầu tiên người ta chứng minh rõ ràng rằng quá trình điều khiển theo quan điểm tổng quát nhất có thể coi là một quá trình tích lũy, truyền tải và biến đổi. thông tin. Bản thân điều khiển có thể được hiển thị theo một trình tự nhất định thuật toán, hoặc hướng dẫn chính xác để đạt được mục tiêu. Ngay sau đó, các thuật toán đã được sử dụng để giải quyết nhiều vấn đề có tính chất lớn khác, chẳng hạn như quản lý luồng giao thông, quy trình công nghệ trong luyện kim và cơ khí, tổ chức phân phối sản phẩm, kiểm soát giao thông và nhiều quy trình tương tự.

Sự xuất hiện của máy tính tốc độ cao là cơ sở kỹ thuật cần thiết để có thể xử lý

thực hiện nhiều quy trình được mô tả bằng thuật toán. Như đã biết, thuật toán hóa và tin học hóa toàn bộ các quy trình sản xuất, kỹ thuật, quản lý và các quy trình khác là một trong những yếu tố cấu thành của cuộc cách mạng khoa học và công nghệ hiện đại, gắn kết những thành tựu mới của khoa học với kết quả phát triển công nghệ.

Để hiểu rõ hơn bản chất của phương pháp hệ thống, ngay từ đầu cần lưu ý rằng các khái niệm, lý thuyết và mô hình mà nó dựa vào đều có thể áp dụng được cho việc nghiên cứu các đối tượng và hiện tượng có nội dung cụ thể nhất. Vì những mục đích này, cần phải trừu tượng hóa, làm xao lãng nội dung cụ thể của các hệ thống riêng lẻ, cụ thể và xác định những gì chung và thiết yếu vốn có trong tất cả các hệ thống thuộc một loại nhất định.

Kỹ thuật chung nhất để đạt được mục tiêu này là mô hình hóa toán học. Sử dụng mô hình toán học, các kết nối cấu trúc và định lượng quan trọng nhất giữa các phần tử của một số hệ thống liên quan sẽ được hiển thị. Mô hình này sau đó được tính toán trên máy tính và kết quả tính toán được so sánh với dữ liệu quan sát và thực nghiệm. Bất kỳ sự khác biệt nào phát sinh đều được giải quyết bằng cách bổ sung và thay đổi mô hình ban đầu.

Việc sử dụng các mô hình toán học được quyết định bởi chính bản chất của nghiên cứu hệ thống, trong quá trình đó người ta phải giải quyết các tính chất và mối quan hệ chung nhất của các hệ thống cụ thể, cụ thể khác nhau. Không giống như phương pháp tiếp cận truyền thống, hoạt động dựa trên hai hoặc nhiều biến số, phương pháp hệ thống liên quan đến việc phân tích toàn bộ tập hợp các biến số. Mối quan hệ giữa vô số biến số này, được thể hiện bằng ngôn ngữ của các phương trình khác nhau và hệ thống của chúng, là một mô hình toán học. Mô hình này trước tiên được đưa ra như một giả thuyết, sau đó phải được kiểm tra bằng thực nghiệm.

Rõ ràng là trước khi xây dựng mô hình toán học của bất kỳ hệ thống nào, cần phải xác định các đặc điểm chung về mặt chất lượngđồng nhất, vốn có trong các loại hệ thống khác nhau cùng loại. Cho đến khi các hệ thống được nghiên cứu ở mức độ định tính, không thể nói đến bất kỳ mô hình toán học định lượng nào. Thật vậy, để biểu diễn bất kỳ sự phụ thuộc nào dưới dạng toán học, cần phải tìm các tính chất đồng nhất trong các hệ vật thể và hiện tượng cụ thể khác nhau, ví dụ như kích thước, thể tích, trọng lượng, v.v. Bằng cách sử dụng đơn vị đo lường đã chọn, các thuộc tính này có thể được biểu diễn dưới dạng số và sau đó mối quan hệ giữa các thuộc tính có thể được biểu thị dưới dạng phụ thuộc.

cầu nối giữa các phương trình toán học và các hàm biểu diễn chúng. Việc xây dựng một mô hình toán học có lợi thế đáng kể so với việc mô tả đơn giản các hệ thống theo thuật ngữ định tính vì nó có thể đưa ra các dự đoán chính xác về hành vi của các hệ thống, dễ kiểm tra hơn nhiều so với các dự đoán định tính rất mơ hồ và chung chung. Do đó, trong mô hình toán học của các hệ thống, hiệu quả của sự thống nhất giữa các phương pháp nghiên cứu định tính và định lượng, đặc trưng cho con đường phát triển chính của kiến thức khoa học hiện đại, được thể hiện rõ ràng nhất.

Bây giờ chúng ta chuyển sang câu hỏi của Ưu điểm và triển vọng của phương pháp hệ thống nghiên cứu.

Trước hết, chúng tôi lưu ý rằng sự xuất hiện của chính phương pháp hệ thống và ứng dụng của nó trong khoa học tự nhiên và các ngành khoa học khác đánh dấu sự trưởng thành ngày càng tăng trong giai đoạn phát triển hiện đại của chúng. Trước khi khoa học có thể chuyển sang giai đoạn này, nó phải khám phá các khía cạnh, đặc điểm, tính chất và mối quan hệ riêng lẻ của các đối tượng và hiện tượng nhất định, nghiên cứu các phần trừu tượng khỏi tổng thể, cái đơn giản tách biệt với cái phức tạp. Giai đoạn này, như đã lưu ý trong Chương 1, tương ứng với cách tiếp cận chuyên ngành, khi mỗi ngành khoa học tập trung toàn bộ sự chú ý vào việc nghiên cứu các mô hình cụ thể của phạm vi hiện tượng mà nó nghiên cứu. Theo thời gian, rõ ràng là cách tiếp cận như vậy không thể tiết lộ những mô hình sâu sắc hơn vốn có trong một loạt các hiện tượng có liên quan với nhau, chưa kể đến thực tế là nó để lại trong bóng tối mối liên hệ giữa các loại hiện tượng khác nhau, mỗi loại hiện tượng đó là chủ đề của một nghiên cứu riêng biệt của một ngành khoa học riêng biệt.

Liên ngành Cách tiếp cận thay thế phương pháp kỷ luật bắt đầu được sử dụng ngày càng nhiều để thiết lập các mô hình vốn có trong các lĩnh vực hiện tượng khác nhau và được phát triển hơn nữa trong các hình thức nghiên cứu hệ thống khác nhau, cả trong quá trình hình thành và trong các ứng dụng cụ thể.

Phương pháp hệ thống đã trải qua các giai đoạn khác nhau, điều này được phản ánh trong chính thuật ngữ, thật không may, không thống nhất. Từ quan điểm về ý nghĩa thực tiễn, chúng ta có thể nêu bật:

kỹ thuật hệ thống, tham gia nghiên cứu, thiết kế và xây dựng các hệ thống kỹ thuật mới nhất, không chỉ tính đến hoạt động của các cơ chế mà còn tính đến hành động của con người - người vận hành điều khiển chúng. Hướng này phát triển một số nguyên tắc tổ chức và tự tổ chức được xác định bởi điều khiển học và hiện đang ngày càng trở nên quan trọng trong

kết nối với việc giới thiệu các hệ thống con người-máy móc, bao gồm cả máy tính, làm việc ở chế độ đối thoại với nhà nghiên cứu;

phân tích hệ thống, người nghiên cứu các hệ thống phức tạp và đa cấp. Mặc dù các hệ thống như vậy thường bao gồm các yếu tố có tính chất không đồng nhất, chúng được kết nối và tương tác với nhau theo một cách nhất định và do đó đòi hỏi phải có sự phân tích tổng thể, có hệ thống. Ví dụ, chúng bao gồm hệ thống tổ chức một nhà máy hoặc nhà máy hiện đại, trong đó việc sản xuất, cung cấp nguyên liệu thô, phân phối hàng hóa và cơ sở hạ tầng được kết hợp thành một tổng thể duy nhất;

lý thuyết hệ thống, nghiên cứu các tính chất cụ thể của các hệ thống bao gồm các đối tượng có tính chất đơn lẻ, ví dụ như các hệ thống vật lý, hóa học, sinh học và xã hội.

Nếu kỹ thuật hệ thống và phân tích hệ thống thực sự là ứng dụng của một số ý tưởng hệ thống trong lĩnh vực tổ chức sản xuất, vận tải, công nghệ và các lĩnh vực khác của nền kinh tế quốc dân, thì lý thuyết hệ thống xem xét các đặc tính chung của các hệ thống được nghiên cứu trong các lĩnh vực tự nhiên, kỹ thuật, xã hội. khoa học kinh tế và con người.

Câu hỏi có thể đặt ra: nếu các tính chất cụ thể của các hệ thống nêu trên được nghiên cứu trong các ngành khoa học riêng biệt thì tại sao lại cần một phương pháp hệ thống đặc biệt? Để trả lời chính xác, cần nêu rõ chính xác những ngành khoa học cụ thể và lý thuyết hệ thống nghiên cứu gì khi áp dụng vào cùng một lĩnh vực hiện tượng. Nếu đối với một nhà vật lý, nhà sinh vật học hoặc nhà xã hội học, điều quan trọng là phải làm rõ những mối liên hệ và mô hình cụ thể, cụ thể của các hệ thống đang được nghiên cứu, thì nhiệm vụ của một nhà lý thuyết hệ thống là xác định các đặc tính và mối quan hệ chung nhất của các hệ thống đó, để chỉ ra các đặc điểm chung như thế nào. những nguyên tắc của phương pháp hệ thống được thể hiện trong đó. Nói cách khác, với cách tiếp cận hệ thống, mỗi hệ thống cụ thể đóng vai trò như một trường hợp đặc biệt của lý thuyết tổng quát về hệ thống.

Nói về lý thuyết tổng quát của các hệ thống, người ta cần phải rõ ràng về bản chất tính tổng quát của nó. Thực tế là trong những năm gần đây, nhiều dự án đã được đưa ra để xây dựng những lý thuyết tổng quát như vậy, những nguyên tắc và tuyên bố về chúng được cho là có tính phổ quát. Một trong những người khởi xướng việc tạo ra một lý thuyết như vậy, L. von Bertalanffy, người đã có đóng góp đáng kể trong việc phổ biến các ý tưởng mang tính hệ thống, đã đặt ra nhiệm vụ của mình như sau: “Chủ đề của lý thuyết này là việc thiết lập và rút ra những nguyên tắc mà có giá trị đối với các “hệ thống” nói chung... Chúng ta có thể đặt câu hỏi về các nguyên tắc áp dụng cho các hệ thống nói chung, bất kể bản chất vật lý, sinh học hay xã hội của chúng. Nếu chúng ta đặt ra một vấn đề như vậy và xác định một cách thích hợp khái niệm về một hệ thống, chúng ta sẽ thấy rằng có những mô hình

các nguyên tắc và quy luật áp dụng cho các hệ thống tổng quát bất kể hình thức, các yếu tố hay “lực” cụ thể tạo nên chúng”.

Câu hỏi đặt ra là, không chỉ một lý thuyết chung mà trên thực tế, một lý thuyết phổ quát về các hệ thống sẽ có đặc tính như thế nào? Rõ ràng, để có thể áp dụng được ở mọi nơi và mọi nơi, một lý thuyết như vậy phải trừu tượng hóa mọi tính chất cụ thể, riêng biệt và đặc biệt của các hệ thống riêng lẻ. Nhưng trong trường hợp này, không thể suy ra một cách hợp lý từ các khái niệm và nguyên tắc của nó những đặc tính cụ thể của các hệ thống riêng lẻ, như những người ủng hộ lý thuyết chung, hay có thể nói là phổ quát, nhấn mạnh. Một điều nữa là một số khái niệm và nguyên tắc hệ thống chung có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn và giải thích các hệ thống cụ thể.

Vai trò cơ bản của phương pháp hệ thống là với sự trợ giúp của nó, biểu thức hoàn chỉnh nhất sẽ đạt được. đoàn kết kiến thức khoa học. Sự thống nhất này một mặt được thể hiện ở mối liên hệ qua lại giữa các ngành khoa học khác nhau, thể hiện ở sự xuất hiện của các ngành khoa học mới tại “điểm nối” của các ngành cũ (hóa lý, vật lý hóa học, lý sinh, hóa sinh, địa hóa sinh, v.v.). ), trong sự xuất hiện của các lĩnh vực nghiên cứu liên ngành (điều khiển học, hiệp lực, chương trình môi trường, v.v.). Mặt khác, cách tiếp cận có hệ thống giúp xác định được sự thống nhất và mối liên kết giữa các ngành khoa học riêng lẻ. Như đã lưu ý ở trên, các đặc tính và mô hình của các hệ thống thực trong tự nhiên được phản ánh chủ yếu trong các lý thuyết khoa học của từng ngành khoa học tự nhiên. Đến lượt mình, các lý thuyết này được kết nối với nhau trong khuôn khổ của các bộ môn tương ứng, và bộ môn sau chính xác cấu thành khoa học tự nhiên với tư cách là học thuyết về tự nhiên nói chung. Vì vậy, sự thống nhất được bộc lộ trong cách tiếp cận khoa học có hệ thống, trước hết nằm ở việc thiết lập các mối liên hệ và mối quan hệ giữa các hệ thống khái niệm rất khác nhau về độ phức tạp của tổ chức, mức độ kiến thức và tính toàn vẹn của phạm vi bao quát, với sự trợ giúp của phản ánh sự tăng trưởng và phát triển kiến thức của chúng ta về thiên nhiên. Hệ thống đang được xem xét càng rộng lớn, càng phức tạp về mức độ nhận thức và tổ chức phân cấp thì phạm vi hiện tượng mà nó có thể giải thích càng lớn. Như vậy, sự thống nhất của tri thức phụ thuộc trực tiếp vào tính chất hệ thống của nó.

Từ quan điểm về tính hệ thống, thống nhất và toàn vẹn của kiến thức khoa học, có thể tiếp cận đúng cách giải quyết các vấn đề như quy giản, quy giản một số lý thuyết khoa học tự nhiên thành những lý thuyết khác, tổng hợp hoặc thống nhất các lý thuyết tưởng chừng như xa rời nhau. , sự xác nhận và bác bỏ của chúng bằng dữ liệu quan sát và thực nghiệm.

Sự giảm bớt, hoặc quy giản một số lý thuyết thành các lý thuyết khác, là một quy trình lý thuyết hoàn toàn có thể chấp nhận được, vì nó thể hiện xu hướng hướng tới việc thiết lập sự thống nhất của kiến thức khoa học. Khi Newton tạo ra cơ học và lý thuyết về lực hấp dẫn, qua đó ông đã chứng minh được sự thống nhất giữa các định luật chuyển động của các thiên thể và trái đất. Tương tự như vậy, việc sử dụng phân tích quang phổ để thiết lập sự thống nhất của các nguyên tố hóa học trong cấu trúc của các thiên thể là một thành tựu lớn trong vật lý. Ở thời đại chúng ta, việc quy giản một số đặc tính và kiểu mẫu của các hệ thống sinh học thành các đặc tính hóa lý là cơ sở cho những khám phá mang tính lịch sử trong lĩnh vực nghiên cứu di truyền, tổng hợp các thể protein và tiến hóa.

Tuy nhiên, sự rút gọn hóa ra chỉ được chấp nhận và có hiệu quả khi nó được sử dụng để giải thích các hiện tượng và hệ thống cùng loại trong nội dung. Thật vậy, khi Newton tìm cách quy các định luật chuyển động của cơ học thiên thể thành các định luật cơ học trên mặt đất và thiết lập sự thống nhất giữa chúng, thì điều này hóa ra chỉ có thể thực hiện được vì chúng mô tả cùng một loại quá trình chuyển động cơ học của các vật thể. Một số quy trình càng khác biệt so với các quy trình khác thì chúng càng không đồng nhất về chất lượng và càng khó giảm bớt. Do đó, quy luật của các hệ thống và hình thức chuyển động phức tạp hơn không thể được quy giản hoàn toàn thành quy luật của các dạng thấp hơn hoặc các hệ thống đơn giản hơn. Khi thảo luận về khái niệm thuyết nguyên tử, chúng tôi tin rằng, mặc dù có thành công to lớn trong việc giải thích tính chất của các chất phức tạp thông qua tính chất đơn giản của các nguyên tử cấu thành nên chúng, nhưng khái niệm này vẫn có những hạn chế nhất định. Xét cho cùng, các đặc tính chung, tổng thể của các hệ thống không bị quy giản thành tổng các đặc tính của các thành phần của chúng mà phát sinh do sự tương tác của chúng. Cách tiếp cận mới, có hệ thống như vậy về cơ bản làm suy yếu các ý tưởng về bức tranh khoa học tự nhiên trước đây về thế giới, khi thiên nhiên được xem như một tập hợp đơn giản gồm nhiều quá trình và hiện tượng khác nhau, thay vì các hệ thống tương tác và liên kết chặt chẽ, khác nhau cả về cấp độ tổ chức và hình thức. sự phức tạp của chúng.

18.4. Phương pháp hệ thống và thế giới quan khoa học hiện đại

Việc phổ biến rộng rãi các ý tưởng và nguyên tắc của phương pháp hệ thống đã góp phần làm nảy sinh một số vấn đề mới có tính chất tư tưởng. Hơn nữa, một số nhà lãnh đạo phương Tây theo cách tiếp cận hệ thống bắt đầu coi nó như một triết lý khoa học mới, trái ngược với triết lý thống trị trước đây của chủ nghĩa thực chứng, vốn nhấn mạnh đến tính ưu tiên. phân tích và giảm thiểu, sự nhấn mạnh chính là vào

tổng hợp và chống chủ nghĩa giản lược. Về vấn đề này, vấn đề triết học cũ về mối quan hệ trở nên đặc biệt phù hợp. bộ phận và toàn bộ.

Nhiều người ủng hộ cơ chế và chủ nghĩa vật chất cho rằng các bộ phận đóng vai trò quyết định trong mối quan hệ này, vì chính từ chúng mà tổng thể phát sinh. Nhưng đồng thời họ cũng bỏ qua một thực tế bất di bất dịch là trong khuôn khổ của tổng thể, các bộ phận không chỉ tương tác với nhau mà còn trải nghiệm hành động từ tổng thể. Cố gắng hiểu toàn bộ bằng cách Phân tích các bộ phận hóa ra không thể bảo vệ được chính xác bởi vì nó bỏ qua tổng hợp,đóng vai trò quyết định trong sự xuất hiện của mọi hệ thống. Bất kỳ chất hoặc hợp chất hóa học phức tạp nào cũng khác nhau về tính chất của nó so với tính chất của các chất hoặc nguyên tố đơn giản cấu thành nên nó. Mỗi nguyên tử có những tính chất khác với tính chất của các hạt cơ bản tạo nên nó. Nói tóm lại, mọi hệ thống đều được đặc trưng bởi các thuộc tính tổng thể, tổng thể đặc biệt không có trong các thành phần của nó.

Cách tiếp cận ngược lại, dựa trên sự ưu tiên của cái tổng thể so với bộ phận, chưa trở nên phổ biến trong khoa học vì nó không thể giải thích một cách hợp lý quá trình xuất hiện của cái toàn thể. Vì vậy, những người ủng hộ nó thường viện đến giả định về các lực phi lý, chẳng hạn như enelechy, sinh lực, v.v. Trong triết học, những quan điểm tương tự được những người ủng hộ bảo vệ chủ nghĩa toàn diện(từ tiếng Hy Lạp - toàn bộ), những người tin rằng tổng thể luôn đi trước các bộ phận và luôn quan trọng hơn các bộ phận. Khi áp dụng vào các hệ thống xã hội, những nguyên tắc như vậy biện minh cho việc xã hội đàn áp cá nhân, phớt lờ mong muốn tự do và độc lập của cá nhân đó.

Thoạt nhìn, có vẻ như khái niệm chủ nghĩa tổng thể về mức độ ưu tiên của tổng thể so với bộ phận phù hợp với các nguyên tắc của phương pháp hệ thống, điều này cũng nhấn mạnh tầm quan trọng to lớn của các ý tưởng về tính toàn vẹn, tích hợp và thống nhất trong kiến thức về các hiện tượng, quá trình của tự nhiên và xã hội. Nhưng khi xem xét kỹ hơn, hóa ra chủ nghĩa tổng thể đã phóng đại quá mức vai trò của tổng thể so với bộ phận, tầm quan trọng của sự tổng hợp trong mối quan hệ với phân tích. Vì vậy, nó là khái niệm một chiều giống như chủ nghĩa nguyên tử và chủ nghĩa giản lược.

Cách tiếp cận hệ thống tránh được những thái cực này trong việc tìm hiểu thế giới. Ông xuất phát từ thực tế là toàn bộ hệ thống phát sinh không phải theo một cách thần bí và phi lý nào đó, mà là kết quả của sự tương tác cụ thể, cụ thể của các bộ phận thực được xác định rõ ràng. Chính nhờ sự tương tác này của các bộ phận mà các thuộc tính tích hợp mới của hệ thống được hình thành. Nhưng đến lượt tính toàn vẹn mới xuất hiện lại bắt đầu ảnh hưởng đến các bộ phận, khiến chức năng của chúng phụ thuộc vào nhiệm vụ và mục tiêu của một tổng thể duy nhất.

hệ thống. Chúng tôi lưu ý rằng không phải mọi tập hợp hoặc tổng thể đều tạo thành một hệ thống và liên quan đến điều này, chúng tôi đã đưa ra khái niệm tổng hợp. Nhưng mọi hệ thống đều là một tổng thể được hình thành bởi các bộ phận liên kết và tương tác với nhau. Vì vậy, quá trình nhận thức các hệ thống tự nhiên và xã hội chỉ có thể thành công khi các bộ phận và tổng thể của chúng được nghiên cứu không đối lập mà tương tác với nhau; phân tích đi kèm với tổng hợp.

Các khái niệm và câu hỏi cơ bản

Bộ đơn vị

Hệ thống phụ cộng tính

Hệ thống môi trường bên ngoài

Phân tích hệ thống quyết định

Hệ thống phân cấp kỹ thuật hệ thống

Thông tin ngẫu nhiên

Cấu trúc mô hình toán học

1. Đặc điểm cụ thể của nghiên cứu hệ thống là gì?

2. Hệ thống khác với đơn vị như thế nào?

3. Có sự khác biệt nào giữa cấu trúc và cấu trúc của một hệ thống?

4. Cơ sở cho việc sử dụng toán học trong nghiên cứu hệ thống là gì?

5. Ưu điểm của phương pháp nghiên cứu hệ thống là gì?

6. Có thể áp dụng một phương pháp mang tính hệ thống cho một đối tượng riêng lẻ được không?

7. Kỹ thuật hệ thống khác với phân tích hệ thống như thế nào?

8. Có thể xây dựng một lý thuyết phổ quát về các hệ thống không?

9. Cách tiếp cận hệ thống khác với chủ nghĩa giản lược và chủ nghĩa chỉnh thể như thế nào?
10. Phương pháp hệ thống có ý nghĩa tư tưởng gì?

Văn học

Chủ yếu:

Blauberg I.V., Yudin E.G. Sự hình thành và bản chất của cách tiếp cận hệ thống. M., 1973.

Ruzavin G. I. Cách tiếp cận có hệ thống và thống nhất kiến thức khoa học // Thống nhất kiến thức khoa học. M., 1988. trang 237-252.

Triết học khoa học. Những vấn đề triết học hiện đại trong lĩnh vực tri thức khoa học. M., 2005.

Thêm vào:

Nghiên cứu hệ thống. Các vấn đề về phương pháp luận: Niên giám. M., 1982.

Triết học: Từ điển bách khoa / Ed. A.A. Ivina. M., 2004.

Iskander Khabibrakhmanov đã viết tài liệu cho phần “Thị trường trò chơi” về lý thuyết về hệ thống, các nguyên tắc hành vi trong đó, các mối quan hệ và các ví dụ về khả năng tự tổ chức.

Chúng ta sống trong một thế giới phức tạp và không phải lúc nào chúng ta cũng hiểu được điều gì đang xảy ra xung quanh mình. Chúng ta thấy những người thành công mà không xứng đáng và những người thực sự xứng đáng thành công nhưng vẫn chìm trong bóng tối. Chúng ta không chắc chắn về tương lai, chúng ta ngày càng khép kín.

Để giải thích những điều chúng tôi không hiểu, chúng tôi đã nghĩ ra các pháp sư và thầy bói, truyền thuyết và thần thoại, trường đại học, trường học và các khóa học trực tuyến, nhưng điều này dường như không giúp ích được gì. Khi còn đi học, chúng tôi được cho xem bức tranh dưới đây và hỏi điều gì sẽ xảy ra nếu chúng tôi kéo sợi dây.

Theo thời gian, hầu hết chúng ta đã học được cách đưa ra câu trả lời chính xác cho câu hỏi này. Tuy nhiên, sau đó chúng tôi bước ra thế giới mở và nhiệm vụ của chúng tôi bắt đầu như thế này:

Điều này dẫn đến sự thất vọng và thờ ơ. Chúng ta đã trở nên giống như những nhà thông thái trong dụ ngôn con voi, mỗi người chỉ nhìn thấy một phần nhỏ của bức tranh và không thể đưa ra kết luận đúng đắn về đối tượng. Mỗi chúng ta đều có những hiểu lầm riêng về thế giới, rất khó để giao tiếp với nhau và điều này càng khiến chúng ta cô đơn hơn.

Thực tế là chúng ta đang sống trong thời đại có sự thay đổi mô hình kép. Một mặt, chúng ta đang rời xa mô hình xã hội cơ học mà chúng ta kế thừa từ thời đại công nghiệp. Chúng tôi hiểu rằng đầu vào, đầu ra và năng lực không giải thích được toàn bộ sự đa dạng của thế giới xung quanh chúng ta và nó thường bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi các khía cạnh văn hóa xã hội của xã hội.

Mặt khác, một lượng thông tin khổng lồ và toàn cầu hóa dẫn đến thực tế là thay vì phân tích phân tích các đại lượng độc lập, chúng ta phải nghiên cứu các đối tượng phụ thuộc lẫn nhau không thể chia thành các thành phần riêng lẻ.

Có vẻ như sự sống sót của chúng ta phụ thuộc vào khả năng làm việc với các mô hình này, và để làm được điều này, chúng ta cần một công cụ, giống như chúng ta đã từng cần các công cụ để săn bắn và canh tác đất đai.

Một công cụ như vậy là lý thuyết hệ thống. Dưới đây sẽ có các ví dụ từ lý thuyết hệ thống và các quy định chung của nó, sẽ có nhiều câu hỏi hơn là câu trả lời và hy vọng sẽ có một chút cảm hứng để tìm hiểu thêm về nó.

Lý thuyết hệ thống

Lý thuyết hệ thống là một ngành khoa học khá non trẻ, nằm trong sự giao thoa của nhiều ngành khoa học cơ bản và khoa học ứng dụng. Đây là một loại sinh học từ toán học, liên quan đến việc mô tả và giải thích hành vi của các hệ thống nhất định và điểm chung giữa hành vi này.

Có rất nhiều định nghĩa về khái niệm hệ thống, đây là một trong số đó. Hệ thống là tập hợp các phần tử có mối quan hệ với nhau, tạo nên sự toàn vẹn nhất định về cấu trúc, chức năng và quy trình.

Tùy theo mục tiêu nghiên cứu, hệ thống được phân loại:

theo sự hiện diện của sự tương tác với thế giới bên ngoài - mở và đóng;
bởi số lượng phần tử và độ phức tạp của sự tương tác giữa chúng - đơn giản và phức tạp;
nếu có thể, hãy quan sát toàn bộ hệ thống - nhỏ và lớn;
theo sự hiện diện của yếu tố ngẫu nhiên - xác định và không xác định;
theo sự hiện diện của các mục tiêu trong hệ thống - bình thường và hướng đến mục tiêu;
theo cấp độ tổ chức - khuếch tán (bước đi ngẫu nhiên), có tổ chức (sự hiện diện của cấu trúc) và thích ứng (cấu trúc thích ứng với những thay đổi bên ngoài).

Các hệ thống cũng có những trạng thái đặc biệt, việc nghiên cứu chúng sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về hành vi của hệ thống.

Tập trung ổn định. Với những sai lệch nhỏ, hệ thống sẽ trở về trạng thái ban đầu. Một ví dụ là một con lắc.
Trọng tâm không ổn định. Một sai lệch nhỏ sẽ khiến hệ thống mất cân bằng. Một ví dụ là một hình nón được đặt với đầu của nó trên bàn.
Xe đạp. Một số trạng thái hệ thống được lặp lại theo chu kỳ. Một ví dụ là lịch sử của các quốc gia khác nhau.
Hành vi đầy thử thách. Hành vi của hệ thống có cấu trúc nhưng nó phức tạp đến mức không thể dự đoán được trạng thái tương lai của hệ thống. Một ví dụ là giá cổ phiếu trên thị trường chứng khoán.
Sự hỗn loạn. Hệ thống hoàn toàn hỗn loạn, hành vi của nó hoàn toàn thiếu cấu trúc.

Thông thường khi làm việc với các hệ thống, chúng ta muốn làm cho chúng tốt hơn. Vì vậy, chúng ta cần tự hỏi mình muốn đưa nó đến trạng thái đặc biệt nào. Lý tưởng nhất là nếu trạng thái mới mà chúng ta quan tâm là một trọng tâm ổn định thì chúng ta có thể yên tâm rằng nếu chúng ta đạt được thành công, nó sẽ không biến mất vào ngày hôm sau.

Hệ thống phức tạp

Chúng ta ngày càng gặp phải những hệ thống phức tạp xung quanh mình. Ở đây tôi không tìm thấy những thuật ngữ phát âm bằng tiếng Nga nên tôi sẽ phải nói bằng tiếng Anh. Có hai khái niệm cơ bản khác nhau về độ phức tạp.

Đầu tiên (sự phức tạp) có nghĩa là sự phức tạp nhất định của thiết bị, áp dụng cho các cơ chế phức tạp. Kiểu phức tạp này thường tạo ra sự mất ổn định của hệ thống trước những thay đổi nhỏ nhất của môi trường. Vì vậy, nếu một trong các máy dừng ở nhà máy, nó có thể phá hủy toàn bộ quy trình.

Thứ hai (sự phức tạp) có nghĩa là sự phức tạp của hành vi, ví dụ, các hệ thống sinh học và kinh tế (hoặc sự mô phỏng của chúng). Ngược lại, hành vi này vẫn tồn tại ngay cả khi có một số thay đổi trong môi trường hoặc trạng thái của chính hệ thống. Do đó, khi một người chơi chính rời khỏi thị trường, những người chơi sẽ chia sẻ ít thị phần hơn với nhau và tình hình sẽ ổn định.

Thông thường các hệ thống phức tạp có những đặc tính có thể khiến những người chưa quen trở nên thờ ơ và khiến việc làm việc với chúng trở nên khó khăn và trực quan. Những thuộc tính này là:

quy tắc đơn giản cho hành vi phức tạp,
hiệu ứng cánh bướm hay sự hỗn loạn tất định,
sự xuất hiện.

Quy tắc đơn giản cho hành vi phức tạp

Chúng ta đã quen với thực tế là nếu một thứ gì đó thể hiện hành vi phức tạp thì rất có thể bên trong nó cũng phức tạp. Vì vậy, chúng ta nhìn thấy những khuôn mẫu trong các sự kiện ngẫu nhiên và cố gắng giải thích những điều mà chúng ta không hiểu bằng mưu đồ của các thế lực tà ác.

Tuy nhiên, đây không phải là luôn luôn như vậy. Một ví dụ kinh điển về cấu trúc bên trong đơn giản và hành vi bên ngoài phức tạp là trò chơi “Cuộc sống”. Nó bao gồm một số quy tắc đơn giản:

vũ trụ là một mặt phẳng ca rô, ban đầu có sự sắp xếp của các tế bào sống.
vào thời điểm tiếp theo, một tế bào sống sẽ sống nếu nó có hai hoặc ba tế bào lân cận;
nếu không thì cô ấy chết vì cô đơn hoặc quá đông đúc;
trong một ô trống, bên cạnh có đúng ba tế bào sống, sự sống nảy sinh.

Nói chung, việc viết một chương trình thực hiện các quy tắc này sẽ cần từ 5 đến 6 dòng mã.

Đồng thời, hệ thống này có thể tạo ra các mẫu hành vi khá phức tạp và đẹp mắt, do đó nếu không nhìn thấy các quy tắc thì rất khó đoán được chúng. Và thật khó để tin rằng điều này có thể được thực hiện chỉ trong một vài dòng mã. Có lẽ thế giới thực cũng được xây dựng dựa trên một vài định luật đơn giản mà chúng ta chưa rút ra được, và tất cả sự đa dạng không giới hạn đều được tạo ra bởi bộ tiên đề này.

Hiệu ứng cánh bướm

Năm 1814, Pierre-Simon Laplace đề xuất một thí nghiệm tưởng tượng liên quan đến sự tồn tại của một sinh vật thông minh có khả năng nhận biết vị trí và tốc độ của mọi hạt trong vũ trụ và biết tất cả các quy luật của thế giới. Câu hỏi đặt ra là về mặt lý thuyết, khả năng của một sinh vật như vậy có thể dự đoán được tương lai của vũ trụ hay không.

Thí nghiệm này đã gây ra nhiều tranh cãi trong giới khoa học. Các nhà khoa học, được truyền cảm hứng từ sự tiến bộ trong toán học tính toán, có xu hướng trả lời câu hỏi này theo cách khẳng định.

Đúng vậy, chúng ta biết rằng nguyên lý bất định lượng tử loại trừ sự tồn tại của một con quỷ như vậy ngay cả trên lý thuyết, và việc dự đoán vị trí của mọi hạt trên thế giới về cơ bản là không thể. Nhưng liệu điều đó có khả thi trong các hệ thống xác định đơn giản hơn không?

Thật vậy, nếu chúng ta biết trạng thái của hệ thống và các quy tắc mà chúng thay đổi, điều gì ngăn cản chúng ta tính toán trạng thái tiếp theo? Vấn đề duy nhất của chúng tôi có thể là bộ nhớ hạn chế (chúng tôi có thể lưu trữ các con số với độ chính xác hạn chế), nhưng đó là cách hoạt động của tất cả máy tính trên thế giới, vì vậy đó không phải là vấn đề.

Không thực sự.

Năm 1960, Edward Lorenz đã tạo ra một mô hình thời tiết đơn giản hóa bao gồm một số tham số (nhiệt độ, tốc độ gió, áp suất) và các định luật theo đó trạng thái tại thời điểm tiếp theo được lấy từ trạng thái hiện tại, biểu diễn một tập hợp các phương trình vi phân.

dt = 0,001

x0 = 3,051522

y0 = 1,582542

z 0 = 15,623880

xn+1 = xn + a(-xn + yn)dt

yn+1 = yn + (bxn - yn - znxn)dt

zn+1 = zn + (-czn + xnyn)dt

Anh ta tính toán các giá trị tham số, hiển thị chúng trên màn hình và xây dựng đồ thị. Hóa ra một cái gì đó như thế này (biểu đồ cho một biến):

Sau đó, Lorenz quyết định xây dựng lại biểu đồ, lấy một số điểm trung gian. Điều hợp lý là đồ thị sẽ hoàn toàn giống nhau, vì trạng thái ban đầu và các quy tắc chuyển tiếp không thay đổi theo bất kỳ cách nào. Tuy nhiên, khi anh làm điều này thì một điều bất ngờ đã xảy ra. Trong biểu đồ bên dưới, đường màu xanh biểu thị bộ tham số mới.

Nghĩa là, lúc đầu cả hai đồ thị rất gần nhau, hầu như không có sự khác biệt, nhưng sau đó quỹ đạo mới ngày càng di chuyển ra xa quỹ đạo cũ, bắt đầu hành xử khác đi.

Hóa ra, nguyên nhân của nghịch lý nằm ở chỗ trong bộ nhớ của máy tính, tất cả dữ liệu được lưu trữ chính xác đến chữ số thập phân thứ sáu và được hiển thị chính xác đến chữ số thứ ba. Nghĩa là, một sự thay đổi vi mô trong một tham số sẽ dẫn đến sự khác biệt rất lớn trong quỹ đạo của hệ thống.

Đây là hệ thống xác định đầu tiên có tính chất này. Edward Lorenz đặt cho nó cái tên "Hiệu ứng cánh bướm".

Ví dụ này cho chúng ta thấy rằng đôi khi những sự kiện tưởng chừng như không quan trọng đối với chúng ta lại có tác động rất lớn đến kết quả. Hành vi của những hệ thống như vậy không thể dự đoán được, nhưng chúng không hỗn loạn theo nghĩa chân thực nhất của từ này, bởi vì chúng mang tính quyết định.

Hơn nữa, quỹ đạo của hệ thống này có cấu trúc. Trong không gian ba chiều, tập hợp tất cả các quỹ đạo trông như thế này:

Điều mang tính biểu tượng là nó trông giống như một con bướm.

Sự xuất hiện

Thomas Schelling, một nhà kinh tế học người Mỹ, đã xem xét bản đồ phân bổ các tầng lớp chủng tộc ở nhiều thành phố khác nhau của Mỹ và quan sát bức tranh sau:

Đây là bản đồ của Chicago và những nơi sinh sống của những người thuộc các quốc tịch khác nhau được thể hiện bằng các màu sắc khác nhau. Nghĩa là, ở Chicago, cũng như các thành phố khác của Mỹ, có sự phân biệt chủng tộc khá mạnh mẽ.

Chúng ta có thể rút ra kết luận gì từ điều này? Điều đầu tiên tôi nghĩ đến là: con người không khoan dung, không chấp nhận và không muốn sống chung với những người khác biệt với mình. Nhưng nó là?

Thomas Schelling đã đề xuất mô hình sau. Hãy tưởng tượng một thành phố có dạng hình vuông ca rô, những người có hai màu sống trong các ô (đỏ và xanh).

Khi đó hầu như mọi người ở thành phố này đều có 8 người hàng xóm. Nó trông giống như thế này:

Hơn nữa, nếu một người có ít hơn 25% hàng xóm cùng màu, thì người đó sẽ ngẫu nhiên chuyển sang ô khác. Và điều này tiếp tục cho đến khi mỗi cư dân hài lòng với hoàn cảnh của mình. Cư dân của thành phố này không thể được gọi là cố chấp chút nào, bởi vì họ chỉ cần 25% số người như họ. Trong thế giới của chúng ta, họ được gọi là những vị thánh, những tấm gương thực sự về lòng khoan dung.

Tuy nhiên, nếu bắt đầu quá trình di chuyển thì từ sự sắp xếp ngẫu nhiên của cư dân ở trên, chúng ta sẽ có được hình ảnh sau:

Tức là chúng ta sẽ có một thành phố phân biệt chủng tộc. Nếu, thay vì 25%, mỗi cư dân muốn có ít nhất một nửa số hàng xóm giống mình, thì chúng ta sẽ có sự phân biệt gần như hoàn toàn.

Tuy nhiên, mô hình này không tính đến những thứ như sự hiện diện của các nhà thờ địa phương, các cửa hàng bán đồ dùng dân tộc, v.v., những điều này cũng làm tăng sự phân biệt đối xử.

Chúng ta quen với việc giải thích các đặc tính của một hệ thống bằng các đặc tính của các phần tử của nó và ngược lại. Tuy nhiên, đối với các hệ thống phức tạp, điều này thường dẫn chúng ta đến những kết luận sai lầm, bởi vì, như chúng ta đã thấy, hành vi của hệ thống ở cấp độ vi mô và vĩ mô có thể trái ngược nhau. Vì vậy, thường xuyên xuống cấp độ vi mô, chúng tôi cố gắng làm điều tốt nhất, nhưng hóa ra vẫn như mọi khi.

Đặc tính này của một hệ thống, khi tổng thể không thể được giải thích bằng tổng các phần tử của nó, được gọi là sự xuất hiện.

Hệ thống tự tổ chức và thích ứng

Có lẽ lớp con thú vị nhất của các hệ thống phức tạp là các hệ thống thích ứng hoặc các hệ thống có khả năng tự tổ chức.

Tự tổ chức có nghĩa là hệ thống thay đổi hành vi và trạng thái, tùy theo những thay đổi của thế giới bên ngoài mà nó thích nghi với những thay đổi, không ngừng biến đổi. Những hệ thống như vậy có ở khắp mọi nơi, hầu hết mọi lĩnh vực kinh tế xã hội hoặc sinh học, giống như cộng đồng của bất kỳ sản phẩm nào, đều là những ví dụ về hệ thống thích ứng.

Và đây là một video với những chú chó con.

Lúc đầu, hệ thống hỗn loạn, nhưng khi thêm một kích thích bên ngoài vào, nó sẽ trở nên có trật tự và xuất hiện hành vi khá tốt.

Hành vi của đàn kiến

Hành vi tìm kiếm thức ăn của đàn kiến là một ví dụ tuyệt vời về một hệ thống thích ứng được xây dựng dựa trên các quy tắc đơn giản. Khi tìm kiếm thức ăn, mỗi con kiến sẽ đi lang thang ngẫu nhiên cho đến khi tìm thấy thức ăn. Sau khi tìm thấy thức ăn, con côn trùng trở về nhà, đánh dấu đường đi bằng pheromone.

Trong trường hợp này, xác suất chọn hướng khi đi lang thang tỷ lệ thuận với lượng pheromone (độ mạnh của mùi) trên một con đường nhất định và pheromone sẽ bay hơi theo thời gian.

Hiệu quả của đàn kiến cao đến mức một thuật toán tương tự được sử dụng để tìm đường đi tối ưu trong đồ thị theo thời gian thực.

Trong trường hợp này, hành vi của hệ thống được mô tả bằng các quy tắc đơn giản, mỗi quy tắc đều cực kỳ quan trọng. Do đó, tính ngẫu nhiên của việc đi lang thang cho phép bạn tìm nguồn thức ăn mới, sự bay hơi của pheromone và sức hấp dẫn của con đường, tỷ lệ thuận với cường độ của mùi, cho phép bạn tối ưu hóa độ dài của tuyến đường (trên một con đường ngắn). , pheromone sẽ bay hơi chậm hơn, vì những con kiến mới sẽ thêm pheromone của riêng chúng).

Hành vi thích ứng luôn nằm đâu đó giữa sự hỗn loạn và trật tự. Nếu có quá nhiều hỗn loạn, hệ thống sẽ phản ứng với bất kỳ thay đổi nào, thậm chí không đáng kể, và không thể thích ứng. Nếu có quá ít hỗn loạn thì sẽ có sự trì trệ trong hoạt động của hệ thống.

Tôi đã thấy hiện tượng này ở nhiều nhóm, nơi mà sự hiện diện của các mô tả công việc rõ ràng và các quy trình được quản lý chặt chẽ đã khiến nhóm trở nên vô dụng và bất kỳ tiếng ồn nào từ bên ngoài đều khiến nhóm mất ổn định. Mặt khác, việc thiếu các quy trình đã dẫn đến việc cả nhóm hành động một cách vô thức, không tích lũy được kiến thức và do đó mọi nỗ lực không đồng bộ đều không dẫn đến kết quả. Do đó, việc xây dựng một hệ thống như vậy, và đây chính xác là nhiệm vụ của hầu hết các chuyên gia trong bất kỳ lĩnh vực năng động nào, là một loại hình nghệ thuật.

Để một hệ thống có khả năng hành vi thích ứng thì cần thiết (nhưng chưa đủ):

Sự cởi mở. Theo định nghĩa, một hệ thống khép kín không thể thích ứng vì nó không biết gì về thế giới bên ngoài.
Sự hiện diện của phản hồi tích cực và tiêu cực. Phản hồi tiêu cực cho phép hệ thống duy trì ở trạng thái thuận lợi vì chúng làm giảm phản ứng với tiếng ồn bên ngoài. Tuy nhiên, việc thích ứng là không thể nếu không có phản hồi tích cực, giúp hệ thống chuyển sang trạng thái mới tốt hơn. Trong các tổ chức, các quy trình chịu trách nhiệm về phản hồi tiêu cực, trong khi các dự án mới chịu trách nhiệm về phản hồi tích cực.
Sự đa dạng của các yếu tố và mối liên hệ giữa chúng. Theo kinh nghiệm, việc tăng tính đa dạng của các yếu tố và số lượng kết nối sẽ làm tăng mức độ hỗn loạn trong hệ thống, do đó, bất kỳ hệ thống thích ứng nào cũng phải có đủ cả hai yếu tố này. Sự đa dạng cũng cho phép bạn phản ứng với sự thay đổi một cách suôn sẻ hơn.

Cuối cùng, tôi muốn đưa ra một ví dụ về một mô hình nhấn mạnh sự cần thiết của sự đa dạng của các yếu tố.

Điều rất quan trọng đối với một đàn ong là duy trì nhiệt độ ổn định trong tổ. Hơn nữa, nếu nhiệt độ của tổ giảm xuống dưới nhiệt độ mong muốn đối với một con ong nhất định, nó sẽ bắt đầu vỗ cánh để làm ấm tổ. Những con ong không có sự phối hợp và nhiệt độ mong muốn đã được ghi vào DNA của ong.

Nếu tất cả các con ong có cùng nhiệt độ mong muốn thì khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn, tất cả các con ong sẽ bắt đầu vỗ cánh cùng lúc, nhanh chóng làm ấm tổ và sau đó cũng nhanh chóng nguội đi. Biểu đồ nhiệt độ sẽ trông như thế này:

Và đây là một biểu đồ khác trong đó nhiệt độ mong muốn cho mỗi con ong được tạo ngẫu nhiên.

Nhiệt độ của tổ được giữ ở mức không đổi do các con ong thay phiên nhau sưởi ấm tổ, bắt đầu từ những tổ lạnh nhất.

Chỉ vậy thôi, cuối cùng tôi muốn nhắc lại một số ý tưởng đã được thảo luận ở trên:

Đôi khi mọi thứ không hoàn toàn như những gì chúng có vẻ.
Phản hồi tiêu cực giúp bạn giữ nguyên vị trí, phản hồi tích cực giúp bạn tiến về phía trước.
Đôi khi để làm mọi thứ tốt hơn bạn cần thêm sự hỗn loạn.
Đôi khi các quy tắc đơn giản là đủ cho hành vi phức tạp.
Đánh giá cao sự đa dạng, ngay cả khi bạn không phải là một con ong.