Тема 1. СТРУКТУРА АСНИ И СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ 1.1. Системный подход к изучению и проектированию сложных систем
Данный раздел имеет обзорный характер и служит для того, чтобы дать общее представление о том, что мы называем "системный подход". Более тщательное рассмотрение этого вопроса требует значительного времени, гораздо большего, чем можно было уделить в данном лекционном курсе. Для интересующихся студентов по ходу изложения даются ссылки на литературные источники, изучение которых может удовлетворить их стремление к углублению своих знаний. Студенты некоторых специальностей изучают дисциплину "Системный анализ", в которой системному подходу уделено большее внимание. Приведенный ниже текст раздела 1.1 во многом заимствован из опубликованного текста лекций по этой дисциплине [3] и несколько превышает минимум обязательных сведений, необходимых с точки зрения дисциплины "Основы САПР измерительных систем".
1.1.1. Основные понятия системного анализа
Основные определения по [4]
Система – объект любой природы, обладающий выраженным системным свойством.
Системное свойство – это свойство, которым обладает система как целое, но которого не имеет ни одна из частей системы при любом способе ее членения, причем оно не выводимо из свойств частей.
Подсистема – часть системы, обладающая собственным системным свойством.
Надсистема – система более высокого порядка, в которую рассматриваемая система входит как подсистема.
Элемент – часть системы с однозначно определенными свойствами и при данном способе членения считающаяся неделимой.
Понятия надсистема, система, подсистема, элемент являются относительными – они зависят от точки зрения и от цели рассмотрения.
Основные тезисы системного подхода
1) Сама материя, природа, Вселенная – системны.
2) Принцип целостности: система как целое есть нечто большее, чем сумма ее частей.
3) Части системы познаются через целое.
4) Относительность иерархии понятий: надсистема, система, подсистема, элемент.
5) Роль теории выполняет одна или, чаще, несколько моделей.
Расширенные определения из Советского Энциклопедического Словаря (СЭС)
СИСТЕМА – (от греч. systema – целое, составленное из частей; соединение) множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, образующих определенную целостность, единство. Выделяют материальные и абстрактные системы. Первые разделяются на системы неорганической природы (физические, геологические, химические и др.) и живые системы (простейшие биологические системы, организмы, популяции, виды, экосистемы); особый класс материальных живых систем – социальные системы (от простейших социальных объединений до социально-экономической структуры общества). Абстрактные системы – понятия, гипотезы, теории, научные знания о системах, лингвистические (языковые), формализованные, логические системы и др. В современной науке исследование систем разного рода проводится в рамках системного подхода, различных специальных теорий систем, в кибернетике, системотехнике, системном анализе и т.д.
СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ – совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам политического, военного, социального, экономического, научного и технического характера. Опирается на системный подход, а также на ряд математических дисциплин и современных методов управления. Основная процедура – построение обобщенной модели, отображающей взаимосвязи реальной ситуации; техническая основа системного анализа – вычислительные машины и информационные системы. Использование системного анализа началось в 1920 х годах (план ГОЭЛРО); с 1950 х годов применяется в экономике, сфере управления, при решении проблем освоения космоса др. Термин «системный анализ» иногда употребляется как синоним системного подхода.
СИСТЕМНЫЙ ПОДХОД – направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит рассмотрение объектов как систем; ориентирует исследование на раскрытие целостности объекта, на выявление многообразных типов связей в нем и сведение их в единую теоретическую картину. Принципы системного анализа нашли применение в биологии, экологии, психологии, кибернетике, технике, экономике, управлении и др. Системный подход неразрывно связан с материалистической диалектикой, является конкретизацией ее основных принципов.
СИСТЕМОТЕХНИКА – научное направление, охватывающее проектирование, создание, испытание и эксплуатацию сложных систем.
СЛОЖНАЯ СИСТЕМА – составной объект, части которого можно рассматривать как отдельные системы, объединенные в единое целое в соответствии с определенными принципами или связанные между собой заданными отношениями. Части сложной системы (подсистемы) можно расчленить (часто лишь условно) на более мелкие подсистемы и т.д., вплоть до выделения элементов сложной системы, которые либо объективно не подлежат дальнейшему расчленению, либо относительно их неделимости имеется договоренность. Свойства сложной системы в целом определяется как свойствами составляющих ее элементов, так и характером взаимодействия между ними. Примеры сложных систем: предприятие, энергосистема, ЭВМ, система регулирования уличного движения, междугородная телефонная сеть. Основной метод исследования сложных систем – моделирование, в том числе имитация процессов функционирования сложных систем на ЭВМ.
Три основных принципа системотехники
1. Принцип физичности: всякой системе присущи физические законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи.
Базируется на постулатах:
Постулат целостности: сложная система должна рассматриваться как единое целое.
Различаются системы аддитивные («целое равно сумме частей»), субаддитивные («целое меньше суммы частей») и супераддитивные («целое больше суммы частей»).
Часть может быть сложнее целого, именно поэтому расчленение системы не всегда позволяет упростить ее рассмотрение.
Постулат автономности: сложная система имеет автономную пространственно-временную метрику (группу преобразований, набор инвариантов, геометрию, метрическое пространство).
2. Принцип моделируемости: сложная система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности. Модель всегда проще самой системы. Создание полной модели для сложной системы вообще бесполезно, так как такая модель будет столь же сложной, как и система.
Постулат дополнительности: сложные системы, находясь в различных средах (ситуациях), могут проявлять различные системные свойства, в том числе «взаимоисключающие». Другими словами, признается возможное несовершенство познавательного процесса.
Постулат действия: реакция системы на внешнее воздействие имеет пороговый характер. Количественные накопления в энергоинформационных воздействиях приводят к качественным скачкам, в том числе и к структурной перестройке системы.
Постулат неопределенности: для каждой системы существует своя область неопределенности, которая неизбежно снижает точность определения связанных параметров.
3. Принцип целенаправленности: система стремится к достижению некоторого состояния либо к максимизации (минимизации) некоторого процесса; при этом она способна противостоять внешним мешающим воздействиям.
Постулат выбора: сложная система обладает способностью к выбору поведения, поэтому однозначное предсказание их поведения в будущем невозможно. Предполагается наличие некоторого функционала (целевой функции), с помощью которого осуществляется выбор наилучшей альтернативы из множества доступных.
Общий вывод: В системе все связано, но это не мешает ее рассмотрению с разных точек зрения. Системотехника – прикладная наука, основанная на моделях, а в практических задачах упрощение посредством сужения модели – большое преимущество.
1.1.2. Краткий исторический экскурс системных представлений в науке
Дж. Клир выделяет следующие три основных периода в истории науки [5. с. 18]:
1. Донаучный период (приблизительно до XVI в.). Характерными чертами периода являются здравый смысл, теоретизирование, метод проб и ошибок, ремесленные навыки, дедуктивные рассуждения и опора на традицию.
2. Одномерная наука (начало XVII – середина XX вв.) Характерные черты: объединение теорий, дедуктивные рассуждения, особое внимание к эксперименту, которое привело к возникновению базирующихся на эксперименте дисциплин и специальностей в науке.
3. Двумерная наука (развивается примерно с середины XX в). Характерные черты: возникновение науки о системах, занимающейся свойствами отношений, а не экспериментальными свойствами исследуемых систем, и ее интеграция с основанными на эксперименте традиционными научными дисциплинами.
Системный подход в качестве базового методического принципа в теории познания (гносеологии)
Ситуация в недавнем прошлом: успехи точных наук породили иллюзию исключительной верности дедуктивного (абстрактно-логического, теоретико-множественного) подхода. И мы бы долго не подозревали, что это только иллюзия, если бы не серьезные методологические кризисы как внутри самих точных наук, так и в сфере приложений результатов этих наук. Однако если взглянуть на этот предмет исторически, то следует признать, что вовсе не было безусловной необходимости абсолютизировать дедуктивный подход, и системный подход никогда не был секретом или тайной от всего человечества, а все дело только в «исторической забывчивости» (или «неосознанной слепоте»).
В настоящее время имеются некоторые тенденции к другой крайности – к попытке обоснования, что дедуктивный (теоретико-множественный) подход неверен! При этом абсолютизируется исключительно системный подход.
Наиболее разумной, по всей видимости, является «золотая середина», при которой правомочен некоторый интегральный подход, объединяющий в себе и системный и дедуктивный и, возможно, любые другие подходы такого уровня. Основой для этого является мысль, что реальность богаче любого сформулированного способа познания и может проявлять себя по-разному, вплоть до взаимоисключающих проявлений. Фактически интегральный подход есть следствие (или проявление) принципа дополнительности.
Исторически первыми формами человеческого знания были мифология, а затем религиозные учения. Они сочетают в себе как принцип целостности (рассматривая весь феномен жизни, как единое целое), так и элементы дедуктивного принципа (признавая некоторые сущности в качестве первоосновы). При этом системность в большей мере базируется на интуитивном мышлении, а дедуктивные построения – на рассудочном. Взрывной характер развития научного метода связан с открытием и совершенствованием части рассудочных способов мышления – логики, координатного метода, обеспечивающего универсальный способ членения целого на части, и аксиоматического метода построения наук (теорий) путем признания небольшого набора невыводимых (базовых) аксиом-постулатов и выведения с помощью логики следствий из них. (На самом деле логика только дает определенный и признаваемый всеми способ доказательства, а не выведения!).
Успехи на этом пути (математика, физика, химия, техника, технология) отчасти ослепили и оставили в тени системный, целостный метод познания, который, впрочем, и не переставал культивироваться (во многом не осознанно) в сферах искусства, религиозных учений, социологии, биологии, психологии и т.п.
Эта ситуация (забвение системности) так и оставалась бы без изменений, если бы, по крайней мере, не две причины:
– кризис классической науки (физики, математики и других естественных наук), одной из причин которого является игнорирование системности и гипертрофированное увлечение исключительно дедуктивным методом;
– стремление распространить научный метод для познания и решения практических задач в области социологии, биологии (феномен жизни) и, что весьма важно, в сфере создания сложных технических систем, особенно с применением вычислительной техники и информационных технологий.
Интересно отметить, что в недрах самого системного подхода культивируется (логически вытекает из его основ) множественность способов понимания и интерпретации действительности. Это связано с тем, что в рамках системного подхода роль теории выполняет модель (или набор моделей), которая отличается не единственностью (а множественностью) и зависимостью от рассматриваемого аспекта и точки зрения на него. Если в рамках классического подхода «понять явление» (или «объяснить») – значит свести (логически) его к базовым сущностям и комбинациям их свойств (считается, что если такое «объяснение» существует, то оно всегда единственно), то в рамках системного подхода «объяснить»– значит предложить одну или несколько моделей, описывающих с заданной точностью рассматриваемое явление. При этом вовсе не исключено, что эта модель (модели) будет вступать в противоречие с проявлением той же системы в других ситуациях и при других условиях.
В рамках практически всех естественных и точных наук всегда имелись некоторые «трудные места» или «особые точки», в которых, хотя и в слабой мере, но обнаруживаются некоторые «странности», которые при последующем развитии науки становятся своеобразными «зародышами» более масштабных кризисов. Разрешение кризисов происходит на более высоком уровне системности и является, несмотря на болезненность прохождения, одним из самых могучих двигателей прогресса.
Примеры «особых точек» зарождения кризисов в естественных и точных науках
Механика непрерывного движения (пространство – время)
Наиболее древними примерами противоречий в науке можно считать апории Зенона.
Апория (греч.) – непреодолимое затруднение. Зенон Элейский (из г. Элеи) – ученик Парменида. Расцвет деятельности – около 460 г. до н. э.
Суть апорий излагается по [6].
Апория «Стрела». «Находится ли летящая стрела в данный момент времени в определенном месте?»
Если да, значит стрела покоится. Все точки траектории равноправны, и обо всех них можно сказать то же самое. Значит, стрела, находясь во всех точках траектории в покое, совершила полет.
Если же сказать, что стрела не находилась в данный момент времени в определенном месте своей траектории, то опять в силу равноправия всех моментов времени и всех мест траектории этот ответ можно распространить на все остальные моменты времени и все остальные места и окажется, что стрела, не находясь за время полета ни в одном месте своей траектории, тем не менее, прошла весь свой путь, что не менее абсурдно, чем первый ответ.
Диалектический ответ: одновременно и находится, и не находится.
Апория «Ахилл не догонит черепаху». Если «быстроногий» Ахилл и медлительная черепаха, расположенные так, чтобы черепаха была несколько впереди Ахилла, одновременно начнут движение вперед, то, как бы скоро Ахилл ни достиг места старта черепахи, она за это время продвинется несколько дальше; чтобы преодолеть этот путь, Ахиллу тоже потребуется не нулевое, а некоторое конечное время, как бы мало оно ни было; затем это будет повторяться до бесконечности, поскольку никакая малая доля секунды не будет все же нулем. Таким образом, окажется, что, догнав практически черепаху в первую же секунду, Ахилл логически (формально-логически) не догонит ее никогда.
Теория света
«Несколько столетий ученые спорили, что такое свет, одни говорили – волны, другие – частицы. И в пользу волн, и в пользу частиц находились убедительные доводы, верх брала то одна, то другая точка зрения. Решен ли этот спор?» [7, эпиграф на тит. листе]
Корпускулярная теория света базируется на предположении, что свет – это поток мельчайших частиц (фотонов), которые испускаются светящимися телами и, попадая в глаз, вызывают ощущение света.
Волновая теория предполагает, что свет – это волновой процесс, связанный с колебаниями частиц некоторой субстанции со специальными свойствами (светового эфира).
Возникновение волновой теории можно отнести к Р. Декарту [12]. В своей книге «Диоптрики» (1638 г.) он сформулировал основные законы оптики и выдвинул идею эфира как переносчика света. Первые догадки относительно волновой теории принадлежат Роберту Гуку (1667 г.), а первая отчетливая формулировка – Христиану Гюйгенсу (1678 г.).
Основателем научной школы корпускулярной теории принято считать Исаака Ньютона, хотя он сам и не настаивал на том, что его результаты в оптике (в основном по разложению белого света в цветной спектр) требуют обязательного принятия корпускулярной гипотезы. Более того, он постоянно подчеркивал, что истинная наука не нуждается в произвольных гипотезах (известный принцип Ньютона: «гипотез не измышляю»). В то время Р. Гук имел большое влияние в Королевском обществе (английской академии) и, обладая весьма склочным характером, резко критиковал Ньютона за его взгляды. Из-за развязанной вокруг этого полемики Ньютон долгое время вообще ничего не обнародовал по теории света.
При более глубоком рассмотрении выясняется, что Ньютон скорее придерживался интегральной (синтетической) точки зрения, что свет –это и волны, и частицы. Он понимал, что объединение противоречивых свойств должно проходить на более высоком уровне рассмотрения понятий, а более точно, он вообще не признавал никаких первичных гипотез о теории света, принимая все аспекты проявления света в опытах. «Я сам не буду принимать ни этой, ни какой-либо другой гипотезы, полагая, что меня не обязательно касается то, объясняются ли открытые мною свойства света этой гипотезой или гипотезой г на Гука, или другие гипотезы могут объяснить их». (И. Ньютон, цит. по [7 с. 54, 55]).
Затем волновая теория была поднята на щит работами англичанина Томаса Юнга и француза Огюстена Френеля. Они получили много результатов, работая, независимо друг от друга, в области дифракции и интерференции света.
Одна из ключевых идей Френеля, давшая объяснение многим оптическим эффектам, – свет представляет собой не продольные (как полагали до этого), а поперечные колебания. Юнг независимо высказал ту же идею, но опередил с публикацией.
Вершиной развития волновой теории является теория электромагнитных волн (1860 г.) Джеймса Максвелла. Максвелл теоретически предсказал существование электромагнитных волн. Примерно через 25 лет Генрих Герц экспериментально открыл эти волны в радиодиапазоне.
В 1900 г. Макс Планк выдвинул гипотезу квантов (обмен непрерывной энергией порциями). Однако начало квантовой теории фактически (и независимо) положил А. Эйнштейн в 1905 г. в работе «Об одной эвристической точке зрения, касающейся возникновения и превращения света». В 1922 г. Эйнштейну, уже всемирно известному, была присуждена Нобелевская премия за открытие, сделанное им еще в 1905 г.: объяснение фотоэлектрического эффекта с помощью гипотезы световых квантов (но не за работы по теории относительности, которые долго время считались спорными). И это несмотря на то, что практически до конца жизни Эйнштейн так и не принял квантовую механику.
В рамках классического подхода никак не могли сосуществовать волновые и корпускулярные свойства света, что послужило причиной длительных споров и даже борьбы соответствующих научных школ. Примирения не могло быть, поскольку изначально вопрос формулируется как «или – или». Или свет – волна, или – частица? Но реальность оказалась богаче каждой из отдельно взятых теорий: волновой и корпускулярной. А дедуктивный подход не может допустить, чтобы одно и то же явление подчинялось сразу двум противоречивым (якобы) друг другу теориям. (Мало кто замечает, что это просто «неправильный вопрос». Именно поэтому на него нет ответа.) Системный подход позволяет внутренне снять такого рода противоречия тем, что для объяснения явления допускаются несколько моделей, объясняющих разные стороны, грани явления. Однако это не означает, что не поощряется стремление к более общим моделям, а напротив, познание рассматривается как процесс получения все более общих, полных и точных моделей.
Книга [7], кроме описания собственно борьбы двух теорий света, дает богатую пищу для рассуждений относительно гипотез (или моделей) в науке вообще. Приведем некоторые выдержки на этот счет.
«... на первых порах так называемая удачная гипотеза вроде бы действительно оказывается полезной, помогает движению вперед, однако на самом деле уже в момент ее принятия зароняются семена будущего кризиса науки. С течением времени кризисные явления все более углубляются, развитие науки становится все более болезненным. В основе этого – одно решающее обстоятельство: истинное знание пытаются построить на базе знания ложного, олицетворяемого первоначальной фундаментальной гипотезой. Единственный способ выйти из этого кризиса – отказаться от гипотезы. Но еще лучше было бы вообще не создавать для него предпосылок... » [7. с. 183].
Но как обойтись без гипотез?
«Мне кажется, что наилучший и самый верный метод в философии – сначала тщательно исследовать свойства вещей и установить эти свойства опытами и затем уже постепенно переходить к гипотезам для объяснения свойств вещей, а не для определения их, по крайней мере, поскольку свойства могут быть установлены опытами.» (И. Ньютон, цит. по [7.с. 198]).
Если научное (именно научное) познание рассматривать как пошаговый процесс: опыт– обобщение– гипотеза объяснения– предсказание– проверка на опыте, то видно, что гипотеза играет роль временной модели, с помощью которой осуществляется прогноз и делается пробный шаг вперед. Если гипотеза «слабая» (то есть просто выводится из опыта), то она надежна, но размер следующего шага, предсказанный с ее помощью, будет невелик, и таким образом шагнуть далеко в неизведанное практически невозможно. Это скорее стиль развития ремесленничества. Для больших шагов вперед нужны гипотезы (модели) большой прогностической силы, но именно они то обычно гораздо менее надежны, так как содержат много свободных и ненаблюдаемых параметров.
Выход, конечно, в том, что:
а) нужно уметь каким-то образом оценивать достоверность (адекватность) гипотез (моделей);
б) доверять результатам предсказания в зависимости от уровня этой достоверности.
Поскольку непосредственная проверка гипотез часто затруднительна, можно рекомендовать путь их проверки в объектах более сложной структуры (более системных), так как в этом случае поле свободы (произвола в выборе параметров) сужается, и все должно стыковаться с другими гранями проявления объекта, другими гипотезами за счет взаимного пересечения свойств.
В любом случае, работая с гипотезами, нужно всегда доверять им лишь с известной долей скепсиса. Образно говоря, при первых сомнениях в том, что отдельные части строящегося здания не сходятся, следует проверить, а не на песке ли стоит фундамент здания и не просел ли он под непомерной тяжестью конструкций.
«... история изучения света – это не только история физики. Это еще история развития важнейшей человеческой способности мыслить». [7. с. 202]
Системный подход к философии позволяет «сгладить» самые краеугольные вопросы. В частности, «основной вопрос философии» – «что первично материя или идея?», или «верен материализм или идеализм?», в рамках системного подхода теряет свою исключительность. Более того, он перестает быть вопросом, на который вообще стоит искать ответ, разве что с позиций литературной полемики. Вместо этого по существу более уместно проанализировать суть противоречия противоположных подходов и поискать возможность их -синтеза или обобщения более высокого уровня.
Соотношение часть – целое
Интуитивно кажущееся вполне ясным отношение между частью и целым, а именно, что часть всегда меньше целого, выполняется только для конечных множеств. Для бесконечных множеств отношение между частью и целым уже не вписывается в такую простую схему. Это можно проиллюстрировать теоремой Кантора - Бернштейна [8, стр. 36], [9, стр. 25] (или, по другой версии, Шредера - Бернштейна [10, стр.18]):
Теорема Кантора - Бернштейна. Пусть A и B - множества, каждое из которых эквивалентно некоторому подмножеству другого. Тогда множества A и B эквивалентны между собой.
Несколько поясним смысл теоремы. Речь идет о двух множествах A и B, каждое из которых содержит соответствующие подмножества: A1A и B1B. Если A эквивалентно части B (подмножеству B1), а B эквивалентно части A (подмножеству A1), то A и B эквивалентны!
Рис. 1.1. Иллюстрация к теореме Кантора-Бернштейна.
Другими словами, если A является частью B и одновременно B является частью A, то AB. Нетрудно заметить, что данная теорема для конечных множеств не имеет нетривиального смысла, так как исходное условие в нетривиальном случае собственных подмножеств для них не выполняется никогда: для конечных множеств либо A является собственной частью B либо B является собственной частью A, но никогда и то и другое одновременно.
В частном случае A = B теорема утверждает, что даже в нетривиальном случае, когда A\A1≠, то есть, не все элементы множества A входят в подмножество A1 (A1 - собственное подмножество множества A) и одновременно целое (множество A) эквивалентно своей части (подмножеству A1), это целое совпадает само с собой.
Странность этой теоремы становится совсем "очевидной", если проинтерпретировать ее, скажем, "на яблоках". Если яблоко A эквивалентно (для определенности) половине B1 яблока B и, одновременно (!), яблоко B эквивалентно половине A1 яблока A, то яблоки A и B - равны!
Конечно, странность эта происходит из желания мыслить бесконечность как целостность и одновременно с этим предполагать возможным поэлементное сравнение множеств. Следствием этого является "необычность" трансфинитной кардинальной арифметики. Чтобы все-таки сохранить позиции здравого смысла относительно соотношения часть-целое, в математике вводятся понятия измеримого множества и меры множества, которые отражают этот аспект вне прямой связи с количеством элементов в множестве (см., например, [9, стр. 235]).
Поскольку теорема Кантора - Бернштейна выполняется только для бесконечных множеств, следовательно, в ней отражено их ключевое свойство и, в определенном смысле, ее можно использовать в качестве определения бесконечных множеств (см., например [10, стр. 386]), а также конечных, как таких множеств для которых "не существует взаимно-однозначного отображения f множества x на его собственное подмножество" (определение по Дедекинду, цит. по [11, стр. 18]).
Для нас важно отметить, что с точки зрения "логики конечных множеств" теорема Кантора-Бернштейна определяет парадоксальное свойство, которое никак нельзя (даже приблизительно) отобразить в какое-то похожее свойство конечных множеств.
1.1.3. Современные направления и школы системных исследований
Тектология Богданова
Александр Александрович Богданов (Малиновский) (1873 – 1928).
Тектология = всеобщая организационная наука – «общее учение о формах и законах организации всяких элементов природы, практики и мышления».
Основные отличительные моменты тектологии:
1. Изучает наиболее широкий класс систем (комплексов): открытые динамические системы с изменяющейся структурой (развивающиеся).
2. Постулирует системное свойство в максимально широкой форме: рассматриваются комплексы организованные, нейтральные и дезорганизованные.
3. Существенно опирается на относительность системных понятий: одно и то же множество элементов может входить в различные комплексы.
«Тектология с ее попыткой возвестись в звание универсальной организационной науки может рассматриваться как «послание в бутылке» от Богданова и наивысшее достижение его жизни как мыслителя.» [13]
«Тектология представляет собой наиболее дерзкую из когда-либо делавшихся попыток систематизировать опыт человечества и разработать универсальный подход к решению теоретических и практических проблем на новой основе – это идея организации.» [13]
Кибернетика Винера
Норберт Винер (1894 – 1964).
Кибернетика = управление и связь в животном и машине.
Термин "кибернетика" (дословно – "кормчий") задолго до Винера использовал Андре Мари Ампер (1775 – 1836) для обозначения "науки о текущем управлении государством" в своей "естественной классификации человеческих знаний" (см. более подробно об этом в [14]).
Основные отличительные моменты кибернетики [15, 16]:
1. Признание общности законов управления в живой и неживой природе на информационном уровне их представления.
2. Ключевой механизм автоматического управления – принцип обратной связи (положительной и отрицательной).
3. Использование математических моделей, в частности теории случайных процессов, для получения линейных и нелинейных методов предсказания поведения реальных систем.
Одна из ключевых целей кибернетики: попытка создать модель мышления (искусственный интеллект, роботы) на основе самообучающихся и саморазвивающихся автоматов.
Общая теория систем Берталанфи
Людвиг фон Берталанфи (1901 – 1972), австрийский биолог.
Общая теория систем (ОТС) (1930) – это логико-математическая область, задачей которой является формулирование и вывод таких общих принципов, которые применимы ко всем «системам».
Организатор «Общества общесистемных исследований» («Римский клуб») – 1954 г.
Цели этого общества:
1. Изучение изоморфности (подобия) концепций, законов и моделей в различных областях и оказание помощи в перенесении их из общей области в другую.
2. Поощрение разработки адекватных теоретических моделей в областях, их не имеющих.
3. Минимизация дублирования теоретических усилий в разных областях.
4. Содействие единству науки за счет совершенствования общения между специалистами.
Синергетика Пригожина
Илья Романович Пригожин (р. 1917), бельгийский физик, лауреат Нобелевской премии 1977 г.
Синергетика = системодинамика – теория нелинейных неравновесных систем.
Основные моменты синергетики [17, 18, 19, 20]:
1. Акцент на открытые динамические системы.
2. Источником развития (эволюции) неравновесных систем является случайность (хаос) и нелинейность.
3. Эволюция неравновесных систем необратима.
4. Скачки эволюции происходят в особых точках – «точках бифуркации» на фазовой траектории системы.
|
