Системный Анализ Vol 2

Понятия, характеризующие строение, функционирование и развитие систем

Обыденная трактовка рассмотренных ниже понятий (элемент, связь и др.) не всегда совпадает с их значением как специальных терминов системного описания и анализа объектов. Поэтому кратко рассмотрим основные понятия, помогающие уточнять представление о системе.
Обычно принято делить понятия на две группы:

1. понятия, входящие в определение системы и характеризующие её строение;
2. понятия, характеризующие функционирование и развитие системы.

Эти понятия: Элемент — Состояние, Компоненты — Поведение, Подсистема — Равновесие, Связь — Устойчивость, Структура — Развитие, Цель — Жизненный цикл.
Понятия, входящие в определение системы, тесно связаны между собой и не могут быть определены независимо, а определяются, как правило, одно через другое, уточняя друг друга, и поэтому в нашей последовательности изложения следует первые термины важнее последних.

Элемент

Под элементом принято понимать простейшую, неделимую часть системы. Однако ответ на вопрос, что является такой частью, может быть неоднозначным.

Пример: в качестве элементов стола можно назвать «ножки, ящики, крышку и т.д.», а можно — «атомы, молекулы», в зависимости от того, какая задача стоит перед исследователем.

Поэтому примем следующее определение: элемент — это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели. Для помощи в выделении элементов при анализе конкретных проблемных ситуаций можно использовать информационный подход.
При многоуровневом расчленении системы лучше использовать другие термины, предусмотренные в теории систем. Сложные системы принято вначале делить на подсистемы, или на компоненты.

Подсистема

Понятие «подсистема» подразумевает, что выделяется относительно независимая часть системы, обладающая частью её свойств, и в частности, имеющая подцель на достижение которой она ориентирована, а также другие свойства — целостности, коммуникативности и т.п. Если же части системы не обладают такими свойствами, а представляют собой просто совокупности однородных элементов, то такие части принято называть компонентами.

Да!!! И это тоже!

Расчленяя систему на подсистемы, следует иметь в виду, что так же, как и при расчленении на элементы, выделение подсистем зависит от цели исследования и может меняться по мере её уточнения и развития представлений исследователя об анализируемом объекте или проблемной ситуации.

Информационный подход как один из фундаментальных методов научного познания заключается в том, что при изучении любого объекта, процесса или явления в природе или в обществе в первую очередь выявляются и анализируются наиболее характерные для них информационные грани, связи и отношения, определяющие их функционирование и развитие. Выраженные на языке теории информации.
В идеале, информационный подход в педагогике должен привести к созданию теории об информационной природе педагогических явлений, но с практической точки зрения более интересны [О.Н. Яковлева. Информационный подход в педагогических исследованиях: Сущность, значение, особенности реализации. Вестник Южно-Уральского государственного университета. № 1, 2009.]

• специфика информационного обеспечения педагогического процесса;
• оценка педагогической информации с целью оптимизировать на её основу учебно-воспитательный процесс.

Использование информационного подхода к педагогике, даже в плане вычленения круга проблем к решению которых он применим только начинается. Главное, что он требует изучения процессов информационного обмена абстрагируясь от биологической и социальной сущности исследуемых объектов.
Главная его привлекательность для педагогов заключается в том, что представляет возможность изучать системы перерабатывающие информацию сходным образом как эквивалентные в информационном смысле и переносить результаты исследований друг на друга.

Связь

Понятие «связь» входит в любое определение системы и обеспечивает возникновение и сохранение её целостных свойств. Это понятие одновременно характеризует и строение (статику), и функционирование (динамику) системы. Человеку с гуманитарным образованием может показаться странным, но понятие связи удобно определить через ограничение степени свободы элементов. Действительно, элементы, вступая во взаимодействие (связь) друг с другом, утрачивают часть своих свойств, которыми они потенциально обладали в свободном состоянии.

Это не просто даже когда достаточно наглядно...

В определениях системы термины «связь» и «отношение» обычно используются как синонимы. Однако существуют другие точки зрения: одни считают связь частным случаем отношения; другие — напротив; третьи — предлагают понятие «связь» применять для описания статики системы, её структуры, а понятием отношение характеризовать некоторые действия в процессе функционирования (динамики) системы.

Автор считает, что в задачах гуманитарного характера именно третья точка зрения позволяет не запутаться в наблюдаемом разнообразии. В тоже время, это никак не противоречит житейскому, привычному смысловому содержанию.

Связи можно охарактеризовать направлением, силой, характером, постоянством и так далее. По первому признаку связи делят на направленные и ненаправленные. По второму — на сильные и слабые (иногда пытаются ввести «шкалу» силы связей для конкретной задачи). По характеру (виду) различают связи подчинения, порождения, равноправные (или безразличные), управления. Во многих случаях связи могут быть охарактеризованы одновременно по несколькими из названых признаков.
Особую роль в моделировании систем играет понятие обратной связи. Обратная связь является основой саморегулирования, развития систем, приспособления их к изменяющимся условиям существования. В узком смысле обратная связь представляет собой стратегию управления, но это значение используется для замкнутых систем не подверженных влиянию среды, поэтому управляющие воздействия любого характера для открытых систем надо так и именовать. В отличие от обратных связей, которые влияют на «жизнь» системы, но о их сути, пределах влияния и силе часто мы можем только догадываться.

Цель

Понятие «цель» и связанные с ним понятия «целесообразность» и «целенаправленность» лежат в основе развития системы. Процесс целеобразования и соответствующий ему процесс обоснования целей может оказаться одним из самых сложных и противоречивых, особенно в организационных системах.

Увы.. обычно её нифига не видно

Анализ определений цели и связанных с ней понятий показывает, что в зависимости от стадии познания объекта в понятие «цель» вкладывают различные оттенки: от идеальных устремлений (цель — «выражение активности сознания»; «человек и социальные системы вправе формулировать цели, достижение которых, как им заведомо известно, невозможно, но к которым можно непрерывно приближаться»), до конкретных целей — конечных результатов, достижимых в пределах некоторого интервала времени, формулируемых даже в терминах конечного продукта. Противоречие, заключённое в понятии «цель» — необходимость быть побуждением к действию, или «опережающей идеей», и одновременно материальным воплощением этой идеи, т.е. быть достижимой, — проявлялось с момента возникновения этого понятия.
Например, в русском языке вообще не было термина «цель» до середины 19 века. Вместо него говорили «мета» от метка или в значении мишень. Этот термин заимствован из немецкого и имеет значение, близкое к понятиям «мишень», «финиш», «точка попадания». В английском языке есть несколько терминов, отражающих различные оттенки понятия цели, в пределах рассматриваемой «шкалы».

Пример: Purpose (цель — намерение, целеустремленность, воля), object и objective (цель — направление действия, направление движения), aim (цель — стремление, прицел, указание), goal (цель — место назначения, задача), target (цель — мишень для стрельбы, задание, план), end (цель — финиш, конец, окончание, предел).

Сущность понятия цель многогранна и раскрывается в теории познания, в которой показывается взаимосвязь понятий цели, оценки, средства, целостности и её «самодвижения». В принципе, поведение одной и той же системы может быть описано и в терминах цели или целевых функционалов, связывающих цели со средствами их достижения (такое представление называют аксиологическим), и без упоминания понятия цели, в терминах непосредственного влияния одних элементов (или описывающих их параметров) на другие, в терминах «пространства состояний» (или каузально).
Поэтому одна и та же ситуация в зависимости от склонности и предшествующего опыта исследователя может быть представлена тем или иным способом. В большинстве практических ситуаций лучше понять и описать состояние системы и её будущее через сочетание этих представлений.
Для того чтобы отразить диалектическое противоречие, заключённое в понятии «цель», можно привести следующее определение: цель — "заранее мыслимый результат сознательной деятельности человека, группы людей". "Заранее мыслимый", но все же "результат", воплощение замысла; подчёркивается, что понятие цели связано с человеком, его "сознательной деятельностью".
Анализ определений понятия «цель» позволяет сделать вывод о том, что, формулируя её нужно стремиться отразить в формулировке или в способе представления основное противоречие, заключающееся в том, что, с одной стороны, цель должна играть активную роль в познании, в управлении, а с другой — быть реалистичной, что позволит направить с её помощью деятельность на получение определённого полезного результата. При этом формулировка цели и представление о ней зависит от стадии познания объекта, и по мере развития представления об объекте формулировку цели можно и нужно уточнять.
При формулировании и пересмотре цели коллектив, выполняющий эту работу, должен определить, в каком смысле на данном этапе рассмотрения объекта и развития представлений о нем употребляется понятие «цель», к какой точке условной шкалы «идеальные устремления в будущее — реальный конечный результат деятельности» ближе принимаемая формулировка цели. По мере углубления исследований и познания объекта цель может сдвигаться в одну или другую сторону шкалы и соответственно должна изменяться её формулировка.

Рекомендую посетить

При анализе причин возникновения и формулирования целей нужно учитывать, что на цель влияют как внешние по отношению к системе факторы (внешние требования, потребности, мотивы, программы), так и внутренние (потребности, мотивы, программы самой системы и её элементов, исполнителей цели). При этом последние являются такими же объективно воздействующими на процесс целеобразования факторами, как и внешние (особенно при использовании в системах управления понятия цели как средства побуждения к действию). Цели могут возникать на основе взаимодействия противоречий или коалиций как между внешними и внутренними факторами, так и чисто между внутренними факторами, существующими и вновь возникающими в находящейся в постоянном самодвижении целостности. Эта закономерность характеризует очень важное отличие открытых, развивающихся систем с активными элементами от технических систем, отображаемых обычно закрытыми моделями. Теория управления последними оперирует обычно понятием «цель» как внешним по отношению к системе, а в открытых, развивающихся системах цели не задаются извне, а формируются внутри системы.
Анализ процессов формулирования обобщённой (глобальной) цели в сложных системах, равно как и исследования психологов показывают, что эта цель первоначально возникает в сознании руководителя или иного лица, принимающего решение, не как единичное понятие, а как некоторая достаточно «размытая» область или в виде некоторого «образа» или «области». При этом достичь одинакового понимания этой «области» цели всеми участниками по-видимому, принципиально невозможно без её детализации в виде неупорядоченного или упорядоченного (в структуре) набора одновременно возникающих взаимосвязанных подцелей, которые делают её более конкретной и понятной для всех участников процесса целеобразования.
Сказанное позволило сделать вывод о том, что задача формулирования обобщающей цели в сложных системах не только может, но и должна сводиться к задаче структуризации или декомпозиции цели. Структура цели, формируемая коллективно, помогает достичь одинакового понимания общей цели всеми участниками и исполнителями. Иными словами, эффект целеобразования проявляется на каждом уровне иерархии. При этом большáя неопределённость как бы расчленяется на более мелкие. Соответственно и задача анализа потребностей, мотивов, программ, влияющих на формирование обобщённой цели, тоже расчленяется на подзадачи анализа более частных потребностей, мотивов, программ на каждом уровне. В результате появляется возможность согласования мнений на каждом шаге исследования.
Рассмотренное понимание цели очень важно при организации процессов коллективного принятия решений в системах управления. В реальных ситуациях необходимо оговаривать, в каком смысле на данном этапе рассмотрения системы используется понятие «цель», что в большей степени должно быть отражено в её формулировке — идеальные устремления, которые помогут коллективу лиц, принимающих решение, увидеть перспективы, или реальные возможности, обеспечивающие своевременность завершения очередного этапа на пути к желаемому будущему.
На самом деле понятие конкретной цели в системном анализе определяется предельно чётко как "формальное описание конечных ситуаций, к достижению которых стремится любая саморегулирующаяся функционирующая система".

Структура

Система может быть представлена, как уже отмечалось, простым перечислением элементов или черным ящиком. Однако чаще всего при исследовании объекта такого представления недостаточно, так как требуется выяснить, что собой представляет объект, что в нем обеспечивает выполнение поставленной цели, получение требуемых результатов. В этих случаях систему отображают путём расчленения на подсистемы, компоненты, элементы с их взаимосвязями, которые могут носить различный характер. Для них и вводят понятие «структура».
Структура (от лат. «structure», означающего строение, расположение, порядок) отражает "определённые взаимосвязи, взаиморасположение составных частей системы, её устройство, строение". При этом в сложных системах структура включает не все элементы и связи между ними, а лишь наиболее существенные, которые мало меняются при текущем функционировании системы и обеспечивают существование системы и её основных свойств. Иными словами, структура характеризует организованность системы, устойчивую упорядоченность элементов и связей. Структурные связи обладают относительной независимостью от элементов и могут выступать как инвариант при переходе от одной системы к другой, перенося закономерности, выявленные и отражённые в структуре одной из них, на другие. При этом сами системы могут иметь различную природу.

Вполне достойный пример структуризации. Общо, зато не налажали

Но и наоборот, одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания. При этом по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться.

Состояние

Понятием «состояние» обычно характеризуют мгновенную фотографию, «срез» системы в её развитии. Его определяют либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макро-свойства системы.
Так, говорят о состоянии покоя (стабильные входные воздействия и выходные сигналы), равномерного прямолинейного движения (стабильная скорость) и т.д.

Мы так привыкли к подобным отображениям, что некоторое просто не воспринимаем как информацию о состоянии некоторой системы

Там, где изучают системы имеющие формальное описание, все понимают, что термин состояние относится к «внутренностям» системы, которые мы пытаемся оценить через внешние воздействия и результаты измерений.

В гуманитарных науках, как и в жизни вообще это слово чаще соотносят только с его внешними проявлениями, то есть наблюдаемым результатам. А там, где оно таки относится к положению внутри типа медицины, характеристики носят качественный характер, типа: «Идёт на поправку», «Обречён».
В этом ключе педагоги должны избегать использование термина состояние, так как они или будут использовать его неправильно (вместо результаты наблюдений), или описание будет сугубо эмоциональным, особенно в приложении к задачам воспитания.

Поведение

Если система способна переходить из одного состояния в другое, то говорят, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности (правила) перехода из одного состояния в другое. В этом случае говорят, что система обладает каким-то поведением и выясняют его характер, а по возможности — алгоритм.

«Неписаные законы» поведения системы управления

Для педагогов термин поведение является крайне неудобным, так как используется ими исключительно в воспитательном контексте, тогда как в системном анализе относится к необъяснённым или малопонятным изменениям вообще.

Равновесие

Если бы всё было столь просто...

Понятие «равновесие» определяют как способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять своё состояние сколь угодно долго.

Устойчивость

Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (или в системах с активными элементами — внутренних) возмущающих воздействий. Эта способность обычно присуща системам, когда отклонения не превышают некоторого предела.

Вот тут физические аналогии уместны

Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом. Соответственно в сложных системах возможны неустойчивые состояния равновесия.

Очевидно что в педагогике понятия равновесия и устойчивости крайне важны, ибо напрямую соотносятся с её задачами как в обучении, так и в воспитании. Однако именно эти слова не используются. Вместо них педагог может говорить о стабильности, не подозревая при этом, что будучи формальным синонимом слова устойчивый, стабильность=устойчиво-постоянный, то есть на самом деле стабильность=устойчивое состояние равновесия.
В это-же время неустойчивое состояние равновесия означает, что даже при малом смещении (слабом воздействии) система сама стремится увеличить отклонения от равновесного состояния.
Оба эти состояния прекрасно иллюстрируются примерами из классической физики где могут быть как колебательными процессами, так и «в одну сторону», но дело не в этом. Педагоги и психологи прекрасно знакомы с подобным состоянием, которое по жизни мы именуем «пошёл вразнос» вместо приличного «потерял самоконтроль». Тем важнее для педагога понимание что видимый результат «Стабильность – Вразнос» это результат взаимодействия двух различных характеристик, причём действительных как в технических, так и социальных системах.
Поэтому сначала нужно обнаружить равновесные состояния и подробно указать их положение в пространстве состояний на том языке, который используется для описания системы. Помните, что реальные равновесные состояния характеризуют индивидов/группу и не обязаны совпадать с Вашими желаниями. Это во-первых. А во-вторых, особенно на начальном этапе исследования системы Вы обнаружите что равновесные состояния есть, но охарактеризовать их Вы не можете и ваше описание (модель) системы должно дорабатываться.
И только потом, с превеликой осторожностью можно приступить к выяснению характера устойчивости выявленных положений равновесия. Помня о том, что в дальнейшем Ваши результаты будут приносить пользу и/или позволят избегать ухудшений, но часть из текущих подопытных пострадает, так что не забудьте исправить нанесённый при исследовании вред.

Развитие

Это понятие помогает объяснить сложные термодинамические и информационные процессы в природе и обществе. Исследование процесса развития, соотношения развития и устойчивости, изучение механизмов, лежащих в их основе, — наиболее сложные задачи теории систем. В развивающихся системах говорят о динамическом равновесии, и устойчивость можно условно представить состоянием равновесия как бы «на ступеньке». Внешнее воздействие может либо вывести систему на более высокий уровень, либо «столкнуть» её на более низкий уровень.

Очень частный пример (Система Управления), зато наглядно

Всё, написанное в предыдущем комментарии остаётся действительным за исключением того, что при динамическом равновесии возможность перехода на другую ступеньку изначально легче соотносить с группами, так как нахождение на одной ступеньке (внутри некоторой области нашего пространства состояний) удобно для понимания. Только не надо забывать, что члены группы находятся индивидуально в разных точках области и необходимые для перехода воздействия зададут диапазон значений. Вполне вероятно, что некоторые индивиды имеют это положение как единственное устойчиво-равновесное (стабильное) и никакое разумное (допустимо сильное) воздействие не способно вывести из него.

Жизненный цикл (ЖЦ)

Под ним понимают период времени от возникновения потребности в системе и её становления до снижения эффективности функционирования системы и её «смерти» или ликвидации. Позднее понятие «жизненный цикл» стали связывать с закономерностью историчности. При этом закономерность историчности учитывается не только пассивно, но и используется для предупреждения «смерти» системы путём её реконструкции, реорганизации с целью сохранения в новом качестве. Согласно данной теории для выживания и развития организации особое значение имеют два параметра: гибкость и контролируемость (управляемость). В случае социальных систем «убийцей», сокращающим срок их функционирования, обычно являются мода и человеческая некомпетентность, особенно на руководящих уровнях.

Слишком многие системы на самом деле имеют начало, но способны жить и развиваться очень долго. Правильное понимание педагогического процесса относится именно к ним.

Каким бы странным это не казалось, понятие жизненного цикла крайне важно в педагогике. Давно выяснена цикличность (точнее – спиралевидность) социальных процессов. Сколько мы не стараемся, старые педагогические идеи остаются верны, и мы лишь занимается украшательством, или, в лучшем случае – расширяем арсенал конкретных приёмов и технических средств. Тем самым работающие методики надо осовременивать и продолжать использовать, а не рассуждать о потребностях современного общества.

Условия жизни и принципы функционирования нашего мозга не изменились в общем смысле, а на самом деле ухудшились из-за экологии. Так что до момента открытия возможности непосредственного внесения знаний в мозг можно только корректировать древние методики добавлением дополнительных идей и техник.

Продолжение