Лекция 5 Общесистемные закономерности.pptx

УПОРЯДОЧЕННОСТИ СИСТЕМ
5.3. ЭНТРОПИЙНЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ
5.4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ РАЗВИТИЯ
5.5. ПОЛИСИСТЕМНОСТЬ

Системный анализ

и теория систем Лекция №5. Общесистемные закономерности

«закономерность». Если закон абсолютен и не допускает никаких исключений, то

закономерность менее категорична.
Закономерностью называют часто наблюдаемое, типичное свойство (связь или зависимость), присущее объектам и процессам, которое устанавливается опытом.
Для нас наибольший интерес представляет общесистемная закономерность.
Общесистемные закономерности – это закономерности, характеризующие принципиальные особенности построения, функционирования и развития сложных систем.
Эти закономерности присущи любым системам, будь то экономическая, биологическая, общественная, техническая или другая система.
 
5.1. Закономерности взаимодействия части и целого
 
5.1.1. Эмерджентность
При объединении элементов в систему наблюдается явленние эмерджентности.
Эмерджентность (от англ. emergence — возникновение, явление нового) — это возникновение в системе новых инегративных качеств, не свойственных её компонентам.

диалектического закона перехода количественных изменений в качественные ( о том,

что объединение элементов создает новое качество, человечество знало давно, еще со времен Аристотеля). Чем проще система, чем из меньшего числа элементов и связей она состоит, тем меньше проявляет она системное качество, и чем сложнее система, тем более непохожим является её системный эффект по сравнению со свойствами каждого элемента [19].
Из данной закономерности следует важный практический вывод: невозможно предсказать свойства системы в целом, разбирая и анализируя её по частям.
Кроме эмерджентных свойств, у системы сохраняются отдельные свойства, свойственные её элементам.
Пример. Вес системы равен весу её элементов.
 
5.1.2. Целостность
Более общей закономерностью, чем эмерджентность, является целостность.
Если изменение в одном элементе системы вызывает изменения во всех других элементах и в системе в целом, то говорят, что система ведет себя как целостность или как некоторое связанное образование.
Целостность возникает благодаря связям в системе, которые осуществляют перенос (передачу) свойств каждого элемента системы ко всем остальным элементам.

система. Благодаря абсолютно жестким связям такая система может находиться только

в одном состоянии, поэтому энтропия ее равна нулю. Абсолютно жесткие связи предполагают передачу свойств от элемента к элементу без потерь (с максимально возможным коэффициентом передачи: к = 1). Тогда воздействие на любой элемент системы тождественно отразится во всех элементах и в системе в целом.
В реальных системах связи между элементами не являются абсолютно жесткими (к < 1), из-за чего система может находиться в нескольких состояниях. В этом случае воздействие на элемент системы отразится во всех элементах и в системе в целом, но с неким «затуханием».
Следствием целостности является наличие побочных эффектов как положительных, так и отрицательных. Когда осуществляется какое-либо изменение в одной части системы, его влияние распространяется в разные стороны, подобно кругам на воде от брошенного в нее камня; поэтому действия в пределах системы не могут быть ограничены только отдельной ее частью. Ярким примером является воздействие лекарств на организм: нет такого лекарства, которое, кроме положительного воздействия на больной орган, не имело бы побочных эффектов его применения для других частей организма (иногда положительных, но чаще отрицательных).

соотношение свойств системы с суммой свойств составляющих ее элементов: свойства

системы Qs не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей) qi [4]:
Qs <> Qq , где q = сумма (от i=1 до n) qi
Еще Аристотель в Древней Греции сформулировал закономерность целостности: «Сумма свойств частей – не есть свойство целого» [3].
Объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств (вернее сказать, утрачивают способность проявлять часть своих свойств), присущих им вне системы (Q-), т. е. система как бы подавляет ряд свойств элементов; но, с другой стороны, элементы, попав в систему, получают возможность проявить свои потенциальные свойства, которые не могли быть проявлены вне системы, т. е. они как бы приобретают новые свойства (Q+):

построена система управления светофором. Полученная система обладает новыми свойствами по

сравнению со свойствами отдельно взятых элементов, но и элементы утрачивают при объединении в систему часть своих свойств. Транзистор мог бы использоваться в устройствах для усиления высокочастотных электрических колебаний и качественного воспроизведения звуков в радиоприемниках, телевизорах и т. п. Однако, став элементом системы управления светофором, он «утратил» эти возможности и сохранил только свойство работать в режиме переключения.
Человек с хорошими вокальными данными, попав на работу в бухгалтерию, «теряет» это свойство. И напротив, руководитель, живший и работавший вне коллектива, не имел возможности проявить свои менеджерские свойства, а «приобрёл» их, только попав в коллектив.
В связи с вышесказанным может показаться, будто свойства системы вообще не зависят от свойств элементов. На самом деле это не так: свойства системы зависят от свойств составляющих её элементов [4]:
Qs = f(qi)

другой элемент вышел из строя или был поставлен датчик с

другой чувствительностью, то либо система управления светофором вообще перестанет существовать и выполнять свои функции либо, по крайней мере, сменятся её характеристики. Аналогично замена элементов в организационной структуре системы управления предприятием может существенно повлиять на качество его функционирования. [4]
 
5.1.3. Аддитивность
Противоположный случай – поведение объекта, состоящего из совокупности частей, совершенно не связанных между собой; здесь изменение в каждой части зависит только от самой этой части. Такое свойство называют физической аддитивностью, суммативностью, независимостью, обособленностью.
Если изменения в системе представляют собой сумму изменений в её отдельных частях, то такое поведение называется обособленным, или физически суммативным.
Свойство физической аддитивности проявляется у системы, как бы распавшейся па независимые элементы: тогда становится справедливым равенство [4]:
Qs = сумма (от i=1 до n) qi

о какой системе говорить уже нельзя, мы получаем некоторую вырожденную

систему. Если считать элементы системы неделимыми, то энтропия аддитивного образования достигает максимума.
 
5.1.4. Синергизм
Синергизм (от греч. сотрудничество, содействие) проявляется в виде мультипликативного эффекта при однонаправленных действиях. Мультипликативность отличается от аддитивности тем, что отдельные эффекты не суммируются, а перемножаются.
Примеры:
Пусть система имеет два входа (х1 и х2) и один выход у, тогда аддитивный эффект описывается уравнением у=а1х1+а2х2, а мультипликативный — уравнением у = ax1x2.
1. В медицине часто можно наблюдать явление, когда комбинированное действие лекарственных веществ на организм превышает действие, оказываемое каждым компонентом в отдельности.
2. В ИД выпуск каждого нового журнала добавляет 5% прибыли у же существующим журналам. Допустим новый журнал убыточен. При каком проценте убыточности журнал не имеет смысла закрывать, если ИД выпускает ещё семь журналов?
3. В экономике доходы от совместного использования ресурсов превышают сумму доходов от использования тех же ресурсов по отдельности.

абсолютная целостность и абсолютная аддитивность не более чем абстракция, то

реальные системы находятся где-то в промежуточной точке на оси целостность – аддитивность. Поскольку большинство реальных систем изменяется во времени, то их состояние в конкретный момент времени можно охарактеризовать тенденцией к изменению состояния в сторону целостности или аддитивности. Для оценки этих тенденций американский ученый А. Холл ввел две сопряженные закономерности [22, 23], которые он назвал:
прогрессирующая факторизация – стремление системы к состоянию со всё более независимыми элементами;
прогрессирующая систематизация – стремление системы к уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей целостности.
Если изменения в системе приводят к постепенному переходу от целостности к суммативности, то говорят, что система подвержена прогрессирующей изоляции (факторизации).
Прогрессирующая изоляция может носить как прогрессивный (развивающий) характер, так и деструктивный. В связи с этим различают два типа прогрессирующей изоляции [18]:

потерей общесистемных свойств;
изменения в направлении возрастающего деления на подсистемы с

увеличением их самостоятельности или в направлении возрастающей дифференциации функций, что характерно для систем включающих в себя некоторый творческий рост или процессы эволюции и развития.
Примеры:
Эмбриональное развитие, при котором зародыш проходит путь от целостности до такого состояния, когда он ведёт себя как совокупности частей, независимо развивающихся в специальные органы.
При развитии таких технических систем, как телефонная есть или автоматизированные системы управления, в соответствии с определенным замыслом происходит разделение на подсистемы, конструирование и развитие которых впоследствии осуществляются относительно независимо.
Прогрессирующая систематизация – это, в противоположность прогрессирующей изоляции, процесс, при котором изменение системы идет в сторону целостности.
Прогрессирующая систематизация может состоять в усилении ранее существовавших связей между частями системы, появлении и развитии новых связей между ранее не связанными между собой элементами или подсистемами, добавлении в систему новых элементов.

являются взаимоисключающими явлениями – они могут проходить в системе одновременно

или протекать последовательно, сменяя друг друга.
Пример. В начале колонизации Америки группы людей из разных стран колонизировали различные её области, и эти группы становились всё более и более независимыми. В последующем стал усиливаться обмен, было образовано общее правительство, и новая страна становилась всё более целостной [18].
 
5.1.6. Изоморфизм и изофункционализм
Изоморфизм – это сходство объектов по форме или строению. Это означает, что системы, рассматриваемые отвлеченно от природы составляющих их элементов, являются изоморфными друг другу, если каждому элементу одной системы соответствует лишь один элемент второй и каждой связи в первой системе соответствует связь в другой и наоборот [21].
Если ввести в описание систем в качестве параметра время, т. е. рассматривать их в динамике, то понятие изоморфизма можно расширить до так называемого изофункционализма и с его помощью сопоставлять сходные процессы (физические, химические, производственные, экономические, социальные, биологические и др.).
Отсюда следует общесистемная закономерность: системы, находящиеся между собой в состоянии изоморфизма и изофункционализма, имеют сходные системные свойства.

следует, что химические элементы со сходной структурой имеют схожие свойства.
Многие

процессы в химии, экономика, биологии и других областях описываются экспоненциальными зависимостями от времени. В связи с этим следует ожидать сходных реакций таких систем на однотипные возмущения.
Возможность моделировать сложные системы любой природы с помощью средств вычислительной техники с соответствующим программным обеспечением позволяет считать такой программно-технический комплекс изоморфным и изофункциоиальным любой системе.
 
5.2. Закономерности иерархической упорядоченности систем
 
Иерархическая упорядоченность мира была осознана уже в Древней Греции. Такая упорядоченность наблюдается на любом уровне развития Вселенной: химическом, физическом, биологическом, социальном [18].
Иерархия – это соподчиненность, любой согласованный по подчиненности порядок объектов.

лестницы» в религии, потом он стал широко применяться для характеристики

взаимоотношений в аппарате управления государством, армией и т. д. В настоящее время, говоря об иерархии, имеют в виду любой согласованный по подчиненности порядок объектов, порядок подчинения низших по должности и чину лиц высшим в социальных организациях, при управлении предприятием, регионом, государством и т. п.
Группа закономерностей иерархической упорядоченности систем тесно связана с закономерностью целостности; кроме того, большое внимание направлено на взаимодействие системы с ее окружением, со средой, надсистемой, с подчиненными системами.
К этой группе закономерностей относятся коммуникативность и иерархичность [4].
 
5.2.1. Коммуникативность
Любая система не изолирована от других систем, но связана множеством коммуникаций с окружающей средой, которая представляет собой сложное и неоднородное образование, содержащее (рис.1):

подсистемой и системами равного уровня

надсистему (систему более высокого порядка, задающую

требования и ограничения рассматриваемой системе);
элементы или подсистемы (нижележащие, подведомственные системы);
системы одного уровня с рассматриваемой.
Такое сложное единство системы со средой названо закономерностью коммуникативности.
В силу закономерности коммуникативности каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями. Отсюда следует, что каждый уровень иерархии как бы обладает свойством «двуликого Януса»:
«лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого — системы;
«лик», направленный в сторону вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части — элемента вышестоящей системы

что любую систему можно представить в виде иерархического образования. При,

этом на всех уровнях иерархии действует закономерность целостности. Более высокий иерархический уровень объединяет элементы нижестоящего и оказывает на них направляющее воздействие. В результате подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии. А возникшее в результате объединения нижестоящих элементов новое целое приобретает способность осуществлять новые функции (проявляется закономерность эмерджентности), в чем и состоит цель образования иерархий. Эти особенности иерархических систем наблюдаются как на биологическом уровне развития Вселенной, так и в социальных организациях, при управлении предприятием, объединением или государством, а также при представлении замысла проектов сложных технических комплексов и т. п.
Использование иерархических представлении оказывается полезным в случае исследования систем и проблемных ситуаций с большой неопределенностью. При этом происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие», лучше поддающиеся исследованию. Даже если эти мелкие неопределенности не удастся полностью раскрыть и объяснить, то все же иерархическое упорядочение частично снимает общую неопределенность и обеспечивает, по крайней мере, более эффективное управляющее решение.

спрос на компьютеры в следующем году в городе N. На

первый взгляд задача кажется очень трудной – слишком много неопределенностей. Однако разобьем задачу на подзадачи: оценить потребность в компьютерах различных секторов потребителей (коммерческие организации, госструктуры, студенты, школьники, другие частные лица). В отношении каждого из секторов задача уже не кажется такой безнадежной – даже не обладая полнотой информации, можно оценить потребность в компьютерах. Далее каждый из секторов можно разбить на подсектора и т. д.
 
5.3. Энтропийные закономерности
 
5.3.1. Понятие энтропии
Важную роль в системном анализе играет понятие энтропии, тесно связанное с информацией.
Понятие «энтропия» ввел в 1865 г. немецкий физик Р. Клаузиус как понятие физическое: энтропия в термодинамике – функция состояния термодинамической системы, характеризующая направленность тепловых процессов. Согласно принятому в термодинамике определению, изменение энтропии некоторой системы равно отношению приращения (или уменьшения) количества теплоты к абсолютной, температуре, при которой это приращение (или уменьшение) происходит.
 

количественной мерой беспорядка (свободы, разнообразия) в системе и определяется числом

допустимых состояний системы Ns [14]: Э=Ln Ns
Приведенная формула справедлива только для равновероятных состояний. Если же система может находиться в n состояниях — s1, s2, .... sn — с вероятностями соответственно p(s1), p (s2),....,p(sn), то её энтропия рассчитывается по формуле

то и энтропия также безразмерная величина. С другой стороны, энтропия,

как и информация*, может измеряться в битах, если в формулах вместо натурального использовать двоичный логарифм.
Примеры:
Система с жесткой структурой (например, армейская) может находиться только в одном состоянии (в армии есть поговорка: «Из нас прав кто-нибудь один: или я, или никто»). Энтропия такой системы равна нулю (Э= Ln 1 = 0).
Бюрократией называют систему, в которой почти не осталось разнообразия [1], поэтому энтропия такой системы предельно мала.
 
5.3.2. Открытые и закрытые системы. Второе начало термодинамики
Как говорилось ранее, между системой и окружающей средой происходит обмен веществом, энергией и информацией. Причиной обмена является неравновесное состояние системы по отношению к окружающей среде – разность их свойств. Если свойства системы и окружающей среды идентичны, то система находится в равновесии – все обменные процессы прекращаются. Однако, несмотря на неравновесность, обменные процессы могут отсутствовать при естественном или искусственном их ограничении. В связи с этим рассматриваются понятия открытой и закрытой систем.

обмениваться окружающей средой массой, энергией и информацией.
Закрытая, или замкнутая, система

лишена этой возможности, т. е. полностью изолирована от среды.
При этом возможны и частные случаи: например, в модели системы не учитываются гравитационные и энергетические процессы, а отражается только обмен информацией со средой; тогда говорят об информационно-проницаемых или соответственно информационно-непроницаемых системах.
Строго говоря, такая полная изоляция любой системы весьма условна в силу всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости явлений и процессов в природе и обществе. Можно лишь условно считать, что доля взаимосвязей системы со средой пренебрежимо мала по сравнению с внутренними взаимосвязями системы.
Поэтому понятие закрытой системы следует рассматривать как своего рода модель. При отображении проблемной ситуации такой моделью условно принимается, что либо «входы» и «выходы» у системы отсутствуют, либо их состояния неизменны в рассматриваемый период времени.

характеристиками её элементов и связей, структурой, внутренними закономерностями функционирования системы.

Предметом исследования являются внутренние изменения, определяющие поведение системы. Внешние же управляющие или возмущающие воздействия рассматриваются как помехи.
В частности, одним из принципиальных отличий закрытых систем от открытых является тот факт, что они оперирует обычно понятием цель как внешним по отношению к системе, а в открытых цели не задаются извне, а формируются внутри системы.
Для замкнутых систем справедливо второе начало (закон) термодинамики, согласно которому энтропия замкнутой (изолированной) системы монотонно возрастает (не убывает) со временем (ΔЭ >= 0), вплоть до достижения максимального значения (Эмакс) в конечном равновесном состоянии, когда число допустимых состояний системы максимально.
Возрастание энтропии в термодинамических системах говорит о переходе упорядоченной формы движения частиц в неупорядоченную, иначе тепловую. Превращение энергии упорядоченного движения в энергию хаотического движения называют диссипацией энергии (термин «диссипативный» является синонимом термина «необратимый»).

равновесия одинакова. Термодинамическому равновесию системы соответствует состояние с максимумом энтропии.

Энтропия же всех веществ при абсолютном нуле равна нулю.
Любая изолированная система стремится достичь ситуации, отвечающей наибольшему беспорядку, т. е. ситуации с максимальным значением энтропии. Однако в системе возможны флуктуации.
Флуктуации – это случайные процессы, при которых система переходит из более вероятного состояния в менее вероятное.
При флуктуации энтропия системы уменьшается, т. е. закон возрастания энтропии выполняется только в среднем для достаточно большого промежутка времени.
В незамкнутых системах энтропия может как увеличиваться (например, при подводе тепла в термодинамическую систему извне), так и уменьшаться (например, при теплоотдаче в окружающую среду) Таким образом, в отличие от закрытых в открытых системах возможно снижение энтропии. Подобные системы могут сохранять свой высокий уровень организованности и даже развиваться в сторону увеличения порядка сложности. Для повышения организованности (снижения энтропии) системы применяют управление.

информацией со средой для эффективного решения задач управления, т. е.

в качестве противоположности энтропии выступает обратная ей по знаку величина – информация действие которой выражается в тенденции к увеличению упорядоченности и уменьшению неопределённости. Нужно понимать, что информация не уничтожает энтропию, но способна компенсировать её возрастание. Так подставленная ладонь, препятствуя падению предмета, не уменьшает действие гравитационных сил (не отменяет закон всемирного тяготения), а только компенсирует его воздействие.
 
5.3.3. Принцип компенсации энтропии
Представление о том, какую «плату» приходится платить за уменьшение энтропии системы, дает принцип компенсации энтропии [15].
Принцип компенсации энтропии гласит, что энтропия неизолированной системы может быть уменьшена только за счёт компенсирующего увеличения энтропии в другой или других системах взаимодействующих с данной.

На основе вышеизложенного можно утверждать, что прогресс не может быть общим для всех частей системы. По законам термодинамики снижение энтропии в одной части системы обязательно сопровождается повышением энтропии в другой части или окружающей среде.

если мы не научимся отводить от планеты лишнюю энтропию (отходы)

во внешнюю среду. Успехи развития одной группы людей (даже внутри одной семьи) или одного слоя общества, или одного государства и, следовательно, снижение их энтропии возможно только при одновременном повышении энтропии в других группах людей, в других слоях общества, в других государствах или окружающей среде соответственно. Очевидно, что безэнтропийных процессов не бывает ни в природе, ни в обществе, аналогично тому, как не бывает безотходных технологий.
 
5.3.4. Закон «необходимого разнообразия» Эшби
Для уменьшения разнообразия (беспорядка) необходимо привнести в систему информацию (управляющее воздействие) – негэнтропию, которую ошибочно представляют как энтропию с отрицательным знаком. Негэнтропия действительно измеряется в тех же единицах, как и энтропия (например, в битах), направление ее действительно противоположно энтропии, и увеличение негэнтропии вызывает такое же уменьшение энтропии. Несмотря на это, негэнтропия и энтропия изменяются в системе но разным самостоятельным закономерностям, и их абсолютные значения мало зависят друг от друга. При увеличении энтропии увеличивается размерность систем и количество независимых факторов – переменных. Одновременно с ростом энтропии увеличивается и неопределённость, неупорядоченность, беспорядок системы.

систему негэитропню, или информацию. При прогрессивном развитии системы, при её

организации и упорядочении больше увеличивается негэнтропия, чем энтропия. При деструкции, дезорганизации системы, наоборот, больше увеличивается энтропия, чем негэнтропия.
Какие имеются возможности по уменьшению энтропии объекта субъектом? У.Р. Эшби сформулировал закономерность, известную под названием «закон необходимого разнообразия» [18, 24].
Когда лицо N, принимающее решение, сталкивается с проблемой D, решение которой для него неочевидно, то имеет место некоторое разнообразие возможных решений, оцениваемое энтропией ЭD. Этому разнообразию противостоит «разнообразие» исследователя ЭN – разнообразие известных ему методов и приёмов решения проблемы и способность сгенерировать новые. Задача исследователя заключается в том, чтобы свести разность разнообразий ΔЭ = ЭD - ЭN к минимуму, в идеале – к нулю.
Эшби доказал теорему, на основе которой формулируется следующий вывод: ΔЭ может быть уменьшена лишь за счёт соответствующего роста ЭN. Говоря более образно, только разнообразие в N может уменьшить разнообразие, создаваемое в D, только разнообразие может уничтожить разнообразие.

управляющая система (техническая или организационная) должна иметь большее (или, по

крайней мере, равное) разнообразие (свободу выбора), чем объект управления:
ЭN >= ЭD

5.4. Закономерности развития
 
5.4.1. Закономерность развития во времени – историчность.
Из диалектики известно, что любая система не может быть неизменной, что она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает — любая система имеет свой жизненный цикл [12].
Жизненный цикл – это период времени от возникновения потребности в системе и её становления до снижения эффективности функционирования и «смерти» или ликвидации системы.
В последнее время понятие жизненного цикла стали связывать с закономерностью историчности – время является непременной характеристикой системы, поэтому каждая система исторична.

легко можно привести примеры становления, расцвета, упадка и даже смерти

(гибели), то для конкретных случаев развития организационных систем и сложных технических комплексов трудно определить эти периоды [4]. Не всегда руководители организаций и конструкторы технических систем учитывают закономерности историчности.

Примеры:
1. При создании атомных электростанций мало задумывались о том, что через 30 лет закончится срок их службы и потребуются большие финансовые затраты при остановке и закрытии станций.
2. Менеджеры мало задумываются о том, что руководимые ими компании или подразделения когда-то морально и физически устареют и не смогут выполнять возлагаемые на них функции.
3. Руководители организаций с огорчением узнают, что информационная система, в которую вложено столько средств, морально и физически стареет и требуется её замена. Поэтому при внедрении информационной системы следует примерно в середине её «жизненного цикла» начинать концептуальное – проектирование и формирование технического задания на проектирование последующей очереди информационной системы.

всё больше начинают осознавать необходимость учёта закономерности историчности систем при

исследовании, моделировании, проектировании и управлении.
При создании сложных технических комплексов предлагают корректировать технический проект с учётом старения идеи, положенной в его основу, уже в процессе проектирования и создания системы [12]. Рекомендуется в процессе проектирования рассматривать не только вопросы создания и обеспечения развития системы, но и вопрос о том, когда и как её нужно уничтожить (возможно, предусмотрев «механизм» её уничтожения или самоликвидации). Рекомендуется при создании технической документации, сопровождающей систему, включать в неё не только вопросы эксплуатации системы, но и срок жизни, ликвидацию её. При регистрации предприятия требуется, чтобы в уставе был предусмотрен этап его ликвидации.
 
5.4.2. Рост и развитие
Любая система со временем претерпевает количественные и качественные изменения. Для этих изменений вводятся понятия «рост» и «развитие». Важно различать эти понятия, поскольку рост и развитие далеко не одно и то же, и далее не обязательно одно связано с другим.

ошибочное предположение, будто для развития необходим экономический рост и будто

пределы роста ограничивают развитие [13].
Рост - это увеличение в числе и размерах.
Развитие - это изменения процессов в системе во времени, выраженные в количественных, качественных и структурных преобразованиях от низшего (простого) к высшему (сложному).
Пример. Груда мусора может расти без развития. Человек развивается ещё долго после того, как прекращается его рост [13].
Всякому изменению должна быть причина, и такой причиной является наличие проблемы или противоречия, которые порождают кризис, а он, в свою очередь, часто служит основой нового развития.
Кризис (от греч. krisis - решение, поворотный пункт, исход) – это резкий, крутой перелом в чем-либо.
Кризису должна предшествовать разность между: желаемым и действительным; желаемым и возможным; интересами разных групп элементов системы; внутренним и внешним и т. д. Наиболее существенным источником процесса развития выступают различные противоречия: между функцией и целью системы, между потребностями системы в ресурсах и возможностью их удовлетворения и т. д.

изменяться? Таким образом, изменения направлены на ликвидацию противоречия. При этом

надо сразу оговориться, что не всякое противоречие надо ликвидировать. Например, гомеостатические системы построены на таких противоречиях, что делает систему крайне устойчивой [15].
Рассмотрим механизмы изменений. При росте происходит увеличение количества элементов и связей, при уменьшении, наоборот удаляются элементы и рвутся связи. Могут ли при этом происходить качественные изменения? Конечно, закона перехода количества в качество еще никто не отменял, но это нельзя назвать развитием.
Простейший пример из таблицы Менделеева: если к атому одного вещества добавить несколько протонов, нейтронов или электронов, то получаем новое вещество с новыми свойствами. При этом сказать, что одно вещество развитее другого, нельзя.. При развитии, как сказано в определении, происходят количественные, качественные и структурные преобразования от низшего (простого) к высшему (сложному).
Наряду с положительными тенденциями, приписываемыми росту и развитию, можно говорить и об отрицательных тенденциях: отрицательный рост – сокращение, уменьшение и отрицательное развитие – деградация, дезорганизация, деструкция.
Деградация – это постепенное ухудшение, снижение или утрата положительных качеств, упадок., вырождение.

и развитие, как правило, реализуются путем целенаправленных воздействий на систему,

а деградация является естественным процессом. Отсюда следует, что пока существует целенаправленное воздействие на систему, она будет развиваться. Если прекратить такое воздействие, то система будет деградировать.
В своей основе развитие имеет три фактора – изменчивость, наследственность и отбор [10]. Новые свойства система может получить, только имея «свободу выбора», т. е. возможность изменяться. При этом она наследует все положительное, эффективное, что подтверждено её функционированием, с последующим отбором по некоторым критериям наилучшей структуры и параметров системы, благодаря которым, система выходит на новый уровень упорядоченности. В жёстко упорядоченной системе не может быть её развития, потому что оно осуществляется не благодаря укреплению элементов и связей, а посредством возникновения зон неупорядоченности [19]. Движущей же силой любого развития являются противоречия. Чем более устойчива система, тем хуже она развивается [5]. Как пишет Акофф: «Не имея выбора, невозможно делать ошибки; не делая ошибки, нельзя научиться; без науки нет развития» [1].

целей. Другими критериями развития системы являются: увеличение порядка, рост организованности,

увеличение информации, снижение энтропии системы [14].
Само развитие как последовательное изменение может рассматриваться в качестве элемента своего рода «суперразвития», основу которого составляет смена разных типов развития [8]. Смена процессов развития представляет собой глубокое качественное изменение в системе, которое воспринимается как кризис. Поскольку необходимость этих смен заложена в самом существе суперразвития, то из этого следует, что бескризисного развития не существует – рано или поздно наступит момент, когда системе для продолжения эволюции необходимо будет сменить тип развития, иначе оно просто не состоится.
 
5.4.3. Закономерность неравномерного развития и рассогласования темпов выполнения функций элементами системы
Чем сложнее система, том более неравномерно развиваются ее составные части. При этом в процессе функционирования или развития системы её элементы выполняют свои локальные функции в соответствии со своим темпом. Это закономерно приводит к рассогласованию темпов выполнения функций элементами, что создает угрозу целостности системы и её способности выполнять свои функции, а также дезорганизации всей системы вплоть до её остановки.

быстро росла мощность двигателей, однако средства торможения развивались медленно. В

результате возникло противоречие: все крупные корабли и танкеры не могли эффективно затормозить – от начала торможения до полной остановки они успевают пройти несколько миль [14].
 
5.4.4. Закономерность увеличения степени идеальности
Развитие всех систем идёт в направлении увеличения степени идеальности [9]. Подразумевается, что идеальная система – это такая система, у которой вес, объём, ненадёжность, потребление ресурсов стремятся к нулю, хотя при этом способность системы выполнять свои функции не уменьшается.
 
5.4.5. Закономерность внутрисистемной и межсистемной конвергенции
Объективной общесистемной закономерностью, во многом определяющей функционирование систем, является внутрисистемная и межсистемная конвергенция [10].
Конвергенция означает схождение, сближение, взаимовлияние, взаимопроникновение между системами или между разными элементами внутри одной системы.

двух линий и схождение их в одной точке. В биологии

конвергенция обозначает возниконовение одинаковых признаков в строении тел и функционировании разных организмов, находящихся под воздействием одних и тех же факторов среды. В социологии этот термин был впервые введён в 1957 г. французским социологом Раймондом Ароном для обозначения процесса сближения социалистической и капиталистической общественных систем.
Конвергенция возникает [19]:
при наличии общей среды обитания для двух систем;
при открытости обеих систем, что позволяет факторам среды воздействовать на внутренние структуры систем;
при отсутствии противостояния и борьбы между системами;
в случае взаимного влияния систем, что ускоряет процесс взаимного обмена сходством.
 
5.4.6. Эквифинальность
Термин «эквифинальность» предложил Л. фон Берталанфи для описания закономерности открытых систем.

в закрытых системах полностью определяется начальными условиями. Для открытых же

систем их конечное состояние не зависит от начального состояния, а определяется особенностями протекающих внутри системы процессов и характером её взаимодействия со средой.
Эквифинальность – это способность системы достигать определённого состояния, которое не зависит ни от времени, ни от её начальных условий, а определяется исключительно её параметрами.
Эта закономерность характеризует как бы предельные возможности системы, что важно учитывать при проектировании как организаций, так и информационных систем. Это одна из наименее исследованных закономерностей [4].
Вот ряд вопросов, касающихся этой закономерности, которые в настоящее время ещё не изучены:
какие именно параметры в конкретных системах обеспечивают свойство эквифинальности?
как обеспечивается это свойство?
как проявляется закономерность эквифинальности в организационных системах?

в качестве элемента одновременно многим системам [9].
При этом между всеми

системами, которым принадлежит общий элемент, существуют противоречия: каждая из этих систем стремится к своей, особой цели, используя любой свой элемент в качестве средства [6].
Примеры:
Работник фирмы принадлежит одному из её подразделений, фирме в целом, профсоюзной организации, может быть, политической партии, семье, спортивному клубу, городу, стране и т. д. Это порождает противоречивость его поведения при вхождении в разные системы, что вызывает «расщеплённость» его сознания.
Любой станок, работающий на предприятии, является элементом этого предприятия, но в то же время принадлежит и многим другим системам: энергетической, технологической, ремонтной, а также тем системам, которые его сконструировали и построили. Все это придает ему специфические, уникальные черты, накладывает отпечаток на процесс его использования в производстве.
Фирма в целом принадлежит одновременно многим системам, которые пытаются господствовать над ней, навязывать ей свои интересы. В частности, различные требования предъявляют к предприятию, например, его потребители, правительство, профсоюзы или акционеры. В связи с этим внутренняя структура фирмы должна быть построена таким образом, чтобы в какой-то мере удовлетворить интересы всех систем, в которые входит фирма, гармонизировать их противоречивые цели [6].

и металловед А.Л. Ле Шателье сформулировал следующий принцип: «Если существующее

равновесие системы подвергается внешнему воздействию, изменяющему какое-либо из условий равновесия, то в ней возникают процессы, направленные так, чтобы противодействовать этому изменению».
В 1906 г. знаменитый русский кристаллограф Е.С. Федоров, а в 1911 г. известный американский химик В. Банкрофт выступают с идеей, что принцип Ле Шателье (или, точнее, принцип Ле Шателье-Брауна) является в действительности универсальным, т. е. при внешнем возмущении, нарушающем условие равновесия, в системе развиваются противоположно действующие процессы, и до определенного уровня они нейтрализуют эффект внешнего воздействия [20]. Имеется образная формулировка этой закономерности, данная М.И. Сетровым [17]: «Целое препятствует нарушению целостности».
В экономике, в частности, ему соответствует закон соответствия спроса и предложения.

системы зависит от наиболее слабых элементов в системе [14]. Это

соответствует поговорке "где тонко, там и рвется». Структурная устойчивость (неразрушимость, приспособленность) системы определяется устойчивостью наиболее слабой подсистемы. Там, где относительное сопротивление будет меньше необходимого, произойдет сбой. На этой же закономерности основывается обеспечение устойчивого состояния организации. Если руководитель правильно осуществляет управление организацией, но в одном важном вопросе ослабляет внимание, то тем самым он может способствовать снижению устойчивости организации.
 
5.5.4. Закономерность «80/20»
Итальянский экономист Парето (Vilfredo Federico Damaso Pareto) в 1897 г. выдвинул ныне знаменитый «Принцип 80/20». Он установил, что 80 % земли в Италии принадлежит лишь 20 % её жителей, а позднее доказал, что замеченное им правило применимо и в других областях. Например, в сельском хозяйстве 80% гороха собирается из 20% общего числа стручков. Впоследствии он сформулировал правило, называемое «Принцип Парето» или «Принцип 80/20» [16]. Исходя из этого принципа, не всегда работа должна быть выполнена как можно лучше, часто вполне достаточно удовлетворительного результата. Принцип Парето означает, что 20% усилий дают 80% результата, а остальные 80% усилий – лишь 20% результата. Дальнейшие улучшения не всегда оправданы. «Лучшее – враг хорошего», – гласит народная мудрость.

приносят 80% общего дохода;
80% посетителей смотрят только 20% страниц сайта;
80%

случаев задержек возникает по вине 20% возможных их причин;
20% крупных предприятий создают 80% всей продукции в мире, в то время как 80% средних и мелких предприятий создают 20% продукции;
20% населения мира, живущего в странах с самым высоким уровнем доходов, создают 80% мирового объёма внутреннего валового продукта (ВВП);
20%-ная наиболее активная часть учёных создает 80% научной продукции, а другая, менее активная, 80%-ная часть создает 20% продукции. Но при этом для создания всей научной продукции обе части одного целого должны существовать.
Эта 20%-ная закономерность распространяется на пчеловодство и даже на муравейник, где также существует 20%-ная активная часть муравьев, создающая 80% продукции. Если условно выбрать наиболее активную 20%-ную часть и переселить отдельно, то из них опять образуются новая более активная (20%-ная) и новая менее активная (80%-ная) части.

не удалось установить единые общесистемные законы, то, говоря о свойствах

систем, чаще всего ограничиваются закономерностями – часто наблюдаемыми, типичными свойствами, устанавливаемыми опытом. Наибольший интерес представляют общесистемные закономерности - закономерности, характеризующие принципиальные особенности систем любой природы.
Одной из фундаментальных общесистемных закономерностей является эмерджентность – возникновение в системе новых интегративных качеств, не свойственных ее компонентам. К другим важным понятиям относится целостность, которая вбирает в себя и эмерджентность. Из целостности вытекают следующие закономерности:
1. изменение в одном элементе системы вызывает изменения во всех других элементах и в системе в целом, следствием чего является наличие побочных эффектов как положительных, так и отрицательных; 2. сумма свойств системы не равна сумме свойств отдельных элементов, поскольку при вхождении в систему элементы могут «терять» часть своих свойств и/или «приобретать» новые; 3. при этом свойства системы зависят от свойств составляющих её элементов.

этом случае изменения в системе представляют собой сумму изменений в

её отдельных частях и сумма свойств системы равна сумме свойств отдельных элементов.
5. Реальные системы редко находятся в крайних позициях: абсолютно целостная система или аддитивное образование. Любая развивающаяся система находится в некотором промежуточном положении, которое со временем смещается либо в сторону целостности – имеет место прогрессирующая систематизация, либо в сторону аддитивности – имеет место прогрессирующая факторизация (изоляция).
6. В основе системного подхода лежит признание изоморфизма систем различной природы (биологических, технических, социально-политических и др.), что позволяет, изучая одну из них, устанавливать свойства другой.
7. Любая система не изолирована от других систем. Она связана множеством коммуникаций с окружающей средой, представляющей собой сложное и неоднородное образование, в состав которого входят: надсистема (система более высокого порядка, задающая требования и ограничения рассматриваемой системе), элементы или подсистемы (нижележащее, подведомственные системы) и системы одного уровня с рассматриваемой.
8. Любую систему можно представить в виде иерархического образования. При этом на всех уровнях иерархии действует закономерность целостности: подчинённые члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состояний, а возникшее в результате объединения нижестоящих элементов новое целое приобретает способность осуществлять новые функции.

в случае исследования систем и проблемных ситуаций с большой неопределённостью

- происходит как бы расчленение “большой" неопределенности на более "мелкие", лучше поддающиеся исследованию.
10. Важную роль в системном анализе играет понятие энтропии, которое служит количественной мерой беспорядка (свободы, разнообразия) в системе. При этом для закрытой (замкнутой) системы – системы, не способной обмениваться с окружающей средой массой, энергией и информацией – справедливо второе начало (закон) термодинамики, согласно которому энтропия замкнутой (изолированной) системы монотонно возрастает (не убывает) со временем.
11. Энтропия неизолированной системы может быть уменьшена только в том случае, если система взаимодействует с другой или другими системами таким образом, что в процессе взаимодействия происходит компенсирующее увеличение энтропии в этих других системами.
12. У.Р. Эшби сформулировал закономерность, известную под названием «закон необходимого разнообразия», из которой следует, что уменьшить энтропию (разнообразие) в системе можно только за счет не меньшего разнообразия субъекта управления.
13. Любая система не может быть неизменной: она не только возникает, функционирует, развивается, но и погибает. Другими словами, любая система имеет свой жизненный цикл, т. е. исторична.

и качественные изменения. Для этих изменений вводятся понятия «рост» -

увеличение в числе и размерах и «развитие» - изменения процессов в системе во времени, выраженные в количественных, качественных и структурных преобразованиях от низшего (простого) к высшему (сложному).
Чем сложнее система, тем более неравномерно развиваются ее составные части.
Развитие всех систем идет в направлении увеличения степени идеальности.
При наличии общей среды обитания для двух систем и для элементов системы характерна конвергенция - схождение, сближение, взаимовлияние, взаимопроникновение между системами или между разными элементами внутри одной системы.
Для систем характерна эквифинальность - закономерность, характеризующая предельные возможности системы: система способна достигать определенного состояния, которое не зависит ни от времени, ни от её начальных условий, а определяется исключительно ее параметрами.
Для систем характерна полисистемность - любой объект окружающего мира принадлежит в качестве элемента одновременно многим системам.
Если существующее равновесие системы подвергается внешнему воздействию, изменяющему какое-либо из условий равновесия, то в ней возникают процессы, направленные так, чтобы противодействовать этому изменению.

слабых элементов в системе.
Итальянский экономист Парето выдвинул «Принцип 80/20», из

которого, в частности, следует, что 20 % усилий дают 80 % результата, а остальные 80 % усилий - лишь 20 % результата. Дальнейшие улучшения не всегда оправданны.
 
Литература
 
1. Акофф Р. Акофф о менеджменте. - СПб.: Питер, 2002. - 448 с.
2. Берталанфи Л. Общая теория систем: Критический обзор // Исследования но общей теории систем. - М.: Прогресс, 1969. - С. 23-82.
3. Волкова В.Н. Концепции современного естествознания: Учебное пособие. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2006. - 200 с.
4. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории управления и системного анализа. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1997. - 510 с.
5. Жилин Д.М. Теория систем: опыт построения курса. - М.: Едиториал УРСС, 2004. - 184 с.
6. Камионский С.А. Менеджмент в российском банке: опыт системного анализа и управления. - М..: Деловая библиотека Омскпромстройбанка, 1998. — 112 с.
7. Карташев В.А. Система систем. Очерки общей теории и методологии. - М.: Прогресс-академия, 1995. - 416 с.
8. Мартынов А.С., Артюхов В.В., Виноградов В.Г. Россия как система. 1.3. Развитие.- http://sci.aha.ru/RUS/waia3.htm

анализ в логистике. - М.: ЭКЗАМЕН, 2002. - 480 с.
10.

Моисеев Н.Н. Человек и ноосфера. - М.: Молодая гвардия, 1990. - 351 с.
11. Мыльник В.B., Титаренко Б,П., Волочиенко В.А. Системы управления. - М.: Финансы и статистика, 2002. – З84 с.
12. Николаев В.И., Брук В.М. Системотехника: методы и приложения - Л.:Машиностроение, 1985. - 199 с.
13. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. - Высш. шк.. 1989. - 367 с.
14. Прангишвили И.В. Системный подход и другие системные закономерности - М..:СИНТЕГ, 2000. - 528 с.
15. Прангишвили И.В. Энтропийные и другие системные закономерности. Вопросы управления сложными системами. - М.: Наука, 2003. - 428 с.
16. Принцип Парето: применение правила 80/20. httр://www.e-management.ru/2-dev-pareto.htm
17. Cетpoв М.И. Основы функциональной теории организации. Философский очерк. – Л.: Наука, 1972. - 104 с.
18. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник: Учебное пособие для вузов / Под ред. Н.Н. Волковой, В.Н. Козлова. - М.: Высш. шк. 2004. - 616 с.

системный анализ: Учеб. пособие. - Киев: МАУП, 2003. - 368с.
20.

Тахтаджян А.Л. Слово о тектологии. - http://www.bogdinst.ni/HTML/Bogdanov/Tektology/АboutTektoIogy.htm
21. Философский словарь / Под ред. М.М. Розенталя. - М.: Политиздат, 1972. - 496 с.
22. Холл А. Опыт методологии для системотехники. - М.: Сов. радио, 1975. - 448 с.
23. Холл А.Д.,Фейджин Р.Е. Определение понятия системы // Исследования по обшей теории систем / Пер. с англ. под общ. ред. В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина. – М.: Прогресс, 1969. - С. 252-286.
24. Эшби У.Р. Введение в кибернетику. - М.:Изд-во иностранной литературы, 1959. - 432с.
 
Контрольные вопросы и задания
 
1. Дайте определение закономерности.
2. Что такое «общесистемная закономерность»?
3. Дайте определение эмерджентности
4. Что понимается под целостностью?
5. Какие особенности систем вытекают из свойства целостности?

прогрессирующей изоляцией;
4) прогрессирующей систематизацией;
5) изоморфизмом;
6) закономерностью коммуникативности?
7. Какие особенности систем

вытекают из закономерности иерархичности?
8. Что понимается под энтропией в системном анализе?
9. Как можно численно оценить энтропию:
1) для равновероятных состояний;
2) для равновероятных состояний?
10. Дайте определение открытой системы.
11. Дайте определение закрытой системы.
12. Объясните суть второго начала (закона) термодинамики.
13. Дайте определение флуктуации.
14. Объясните суть принципа компенсации энтропии.
15. Объясните суть закона необходимого разнообразия Эшби.
16. Дайте определение понятия: а) «жизненный цикл»: б) «рост»; в) «развитие»: г) «кризис».

Эшби.
16. Дайте определение понятия: а) «жизненный цикл»: б) «рост»; в)

«развитие»: г) «кризис».
17. Укажите причины изменений в системе.
18. Укажите основные признаки развития.
19. Что понимается под эквифинальностью?
20. Что понимается под полисистемностью?
21. Приведите примеры полисистемности (не из лекций).
22. Что понимается под историчностью?
23. Как используется закономерность историчности в области информатизации?