Основные понятия и принципы системного анализа
Системный анализ– методология исследования сложных, часто не вполне определенных проблем теории и практики. Системный анализ - совокупность понятий, методов, процедур и технологий для изучения, описания, реализации явлений и процессов различной природы и характера, междисциплинарных проблем; это совокупность общих законов, методов, приемов исследования таких систем.
Предметная область – раздел науки, изучающий предметные аспекты системных процессов и системные аспекты предметных процессов и явлений. Это определение можно считать системным определением предметной области.
Различают три ветви науки, изучающей системы:
1. системологию (теорию систем) которая изучает теоретические аспекты и использует теоретические методы (теория информации, теория вероятностей, теория игр и др.);
2. системный анализ(методологию, теорию и практику исследования систем), которая исследует методологические, а часто и практические аспекты и использует практические методы (математическая статистика, исследование операций, программирование и др.);
3. системотехнику (практику и технологию проектирования и исследования систем).
Общим у всех этих ветвей является системный подход, системный принцип исследования – рассмотрение изучаемой совокупности не как простой суммы составляющих (линейно взаимодействующих объектов), а как совокупности нелинейных и многоуровневых взаимодействующих объектов.
|
|
|
Любую предметную область также можно определить как системную.
Системный анализ тесно связан с синергетикой.
Синергетика- междисциплинарная наука, исследующая общие идеи, методы и закономерностиорганизации(изменения структуры, ее пространственно-временного усложнения) различных объектов и процессов, инварианты (неизменные сущности) этих процессов. "Синергический" в переводе означает "совместный, согласованно действующий". Это теория возникновения новых качественных свойств, структур на макроскопическом уровне.
Системный анализтесно связан и с философией. Философия дает общие методы содержательного анализа, асистемный анализ – общие методы формального, межпредметного анализа предметных областей, выявления и описания, изучения их системных инвариантов. Можно дать и философское определение системного анализа: системный анализ – это прикладная диалектика.
Системный анализпредоставляет к использованию в различных науках, системах следующие системные методы и процедуры:
1. абстрагирование и конкретизация;
2. анализ и синтез, индукция и дедукция;
3. формализация и конкретизация;
4. композиция и декомпозиция;
|
|
|
5. линеаризация и выделение нелинейных составляющих;
6. структурирование и реструктурирование;
7. макетирование;
8. реинжиниринг;
9. алгоритмизация;
10. моделирование и эксперимент;
11. программное управление и регулирование;
12. распознавание и идентификация;
13. кластеризация и классификация;
14. экспертное оценивание и тестирование;
15. верификация
16. и другие методы и процедуры.
Если классическое естествознание объясняет мир исходя из движения, взаимопревращенийвеществаиэнергии, то сейчас реальный мир, объективная реальность могут быть объяснены лишь с учетом сопутствующих системных, и особенно системно-информационных и синергетических процессов.
Особый тип мышления –системный, присущий аналитику, который хочет не только понять суть процесса, явления, но и управлять им. Иногда его отождествляют с аналитическим мышлением, но это отождествление не полное. Аналитическим может быть склад ума, а системный подход есть методология, основанная на теории систем.
Предметное(предметно-ориентированное)мышление– это метод (принцип), с помощью которого можно целенаправленно (как правило, с целью изучения) выявить и актуализировать, познать причинно-следственные связи и закономерности в ряду частных и общих событий и явлений. Часто это методика и технология исследования систем.
|
|
|
Системное(системно-ориентированное)мышление– это метод (принцип), с помощью которого можно целенаправленно (как правило, с целью управления) выявить и актуализировать, познать причинно-следственные связи и закономерности в ряду общих и всеобщих событий и явлений. Часто это методология исследования систем.
При системном мышлении совокупность событий, явлений (которые могут состоять из различных составляющих элементов) актуализируется, исследуется как целое, как одно организованное по общим правилам событие, явление, поведение которого можно предсказать, прогнозировать (как правило) без выяснения не только поведения составляющих элементов, но и качества и количества их самих. Пока не будет понятно, как функционирует или развивается система как целое, никакие знания о ее частях не дадут полной картины этого развития.
Пример. В соответствии с принципом системного мышления общество состоит из людей (и, разумеется, из общественных институтов). Каждый человек - также система (физиологическая, например). У человека, в свою очередь, существуют присущие ему как организму системы, например, система кровообращения. Когда люди взаимодействуют с другими людьми, образуются новые системы – семья, этнос и др. Это взаимодействие может происходить на уровне общественных институтов, отдельных людей (например, социальные взаимодействия) и даже отдельных систем кровообращения (например, при прямом переливании крови).
|
|
|
В соответствии с принципом системного подхода, каждая система влияет на другую систему. Весь окружающий мир – взаимодействующие системы. Цельсистемного анализа– выяснить эти взаимодействия, их потенциал и "направить их на службучеловека".
Необходимые атрибутысистемного анализакак научного знания:
1. наличие предметной сферы – системы и системные процедуры;
2. выявление, систематизация, описание общих свойств и атрибутов систем;
3. выявление и описание закономерностей и инвариантов в этих системах;
4. актуализация закономерностей для изучения систем, их поведения и связей с окружающей средой;
5. накопление, хранение, актуализация знаний о системах (коммуникативная функция).
Системный анализбазируется на ряде общих принципов, среди которых:
1. принцип дедуктивной последовательности– последовательного рассмотрения системы по этапам: от окружения и связей с целым до связей частей целого;
2. принцип интегрированного рассмотрения– каждая система должна быть неразъемна как целое даже при рассмотрении лишь отдельных подсистем системы;
3. принцип согласования ресурсов и целейрассмотрения, актуализации системы;
4. принцип бесконфликтности– отсутствия конфликтов между частями целого, приводящих к конфликту целей целого и части.
Системно в мире все: практика и практические действия, знание и процесс познания, окружающая среда и связи с ней и в ней.Системный анализкак методология научного познания структурирует все это, позволяя исследовать и выявлять инварианты (особенно скрытые) объектов, явлений и процессов различной природы, рассматривая их общее и различное, сложное и простое, целое и части.
Любая человеческая интеллектуальная деятельность обязана быть по своей сути системной деятельностью, предусматривающей использование совокупности взаимосвязанных системных процедур на пути от постановки задачи, целей, планирования ресурсов к нахождению и использованию решений.
Неиспользованиесистемного анализане позволяет знаниям (закладываемым традиционным образованием) превращаться в умения и навыки их применения, в навыки ведения системной деятельности (построения и реализации целенаправленных, структурированных, обеспеченных ресурсами конструктивных процедур решения проблем). Системно мыслящий и действующийчеловек, как правило, прогнозирует и считается с результатами своей деятельности, соизмеряет свои желания и цели и свои возможности и ресурсы, учитывает интересы окружающей среды, развивает интеллект, вырабатывает верное мировоззрение и правильное поведение в человеческих коллективах.
Окружающий нас мир бесконечен впространствеи вовремени;человексуществует конечноевремя, располагая при реализации цели конечными ресурсами (материальными, энергетическими, информационными, людскими, организационными, пространственными и временными).
Противоречия между неограниченностью желаниячеловекапознать мир и ограниченной (ресурсами, неопределенностью) возможностью сделать это, между бесконечностью природы и конечностью ресурсов человечества, имеют много важных последствий, в том числе - и для самого процесса познаниячеловекомокружающего мира. Одна из таких особенностей познания, которая позволяет постепенно, поэтапно разрешать эти противоречия: использование аналитического и синтетического образа мышления, т.е. разделения целого на части и представления сложного в виде совокупности более простых компонент, и наоборот, соединения простых и построения, таким образом, сложного.
Процесс познания структурирует системы, окружающий нас мир. Все, что не познано в данный моментвремени, образует "хаос в системе", который, будучи необъясним в рамках рассматриваемой теории, заставляет искать новые структуры, новуюинформацию, новые формы представления и описания знаний, приводит к появлению новых ветвей знания; этот хаос также дает стимул и для развития умений и навыков исследователя.
Понятие «система» часто употребляется как в научных дисциплинах, так и в повседневной жизни. Примеров достаточно много: Солнечная система, периодическая система химических элементов, системы растений и животных, система образования, система транспорта, файловая система, операционная система и многое другое. Во многих случаях понятие системы считается интуитивно ясным.
Система– это множество взаимосвязанных элементов, образующих определенную целостность, единство. Ее состав, структуру и свойства изучают посредством системного анализа, являющегося основой системного подхода и представляющего собой совокупность методологических средств, используемых для решения сложных научных проблем.
В эту совокупность средств входит комплекс методов от простых описательных, логических до весьма сложных математических. Технической основой системного анализа являются современные ЭВМ и информационные системы с широким использованием методов математического программирования, теории игр и т. д.
Основными системными принципами являются:целостность, структурность, взаимозависимость системы и среды, иерархичность, множественность описания каждой системы.
Целостность – обобщенная характеристика системы, свойства которой несводимы к сумме свойств ее элементов и невыводимы из этих свойств (целостность организмов более полной будет в популяции, популяции – в биоценозе и т. д., и свойства каждой системы несводимы к свойствам нижестоящих).
Структурность – установление структуры и взаимозависимости структурных элементов, обусловленности поведения системы ее структурой (структура биоценоза, трофическая структура экосистемы и установление измеримых связей между трофическими уровнями, и др.).
Взаимозависимость системы и среды выражается в формировании и проявлении ее свойств в результате этого взаимодействия (взаимодействие биоценоза и биотопа, популяций в биоценозе и т. п.).
Иерархичность – каждый компонент системы может рассматриваться как самостоятельная система, а сама исследуемая система является составной частью более широкой системы (уровни биологической организации, вплоть до глобальной системы – биосферы). Вообще важнейшее свойство иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы у этих новых единиц возникают и новые свойства, отсутствовавшие на предыдущем уровне. Такие качественно новые или как их называют эмержентные свойства экологического уровня нельзя предсказать исходя только из свойств компонентов популяций, составляющих этот уровень или единицу. Иначе говоря, каждый уровень биосистемы обладает собственными, присущими только ему свойствами, но еще обладает суммой свойств, входящих в него подсистем. Хорошо известный принцип несводимости свойства целого к сумме свойств его частей должен служить первой рабочей заповедью экологов.
Экосистемы – это весьма сложные самоорганизующиеся и целенаправленные, со сложной иерархической структурой системы, требующие множественного описания каждой системы, что требует построения множества моделей, т.е. широкого использования методов моделирования при исследовании.
Построение обобщенных моделей, отражающих все факторы и взаимосвязи в системе, является центральной процедурой системного анализа. Понятие «модель» широко используется, например, на бытовом уровне: модель самолетов, кораблей, автомобилей и т. п. Если эти модели не действующие, то они отражают только морфологические особенности объекта, но уже знание этих особенностей позволяют человеку, если он раньше не видел оригинал, узнать этот оригинал по модели. Иными словами, лишь часть свойств объекта позволяют судить об объекте в целом, в данном случае – о форме объекта. Нечто похожее происходит и при научных исследованиях.
Традиционная схема научного исследования: исследователь – объект. Здесь исследователь получает информацию путем непосредственного изучения объекта. Например, биолог изучает видовой состав фитопланктона под микроскопом. Но такое возможно лишь на достаточно простых объектах, но не при исследовании целостной структуры экосистемы, взаимодействии с познаваемым оригиналом и способный замещать его на отдельных этапах познания.
Системный анализ – это наиболее последовательная реализация системного подхода к решению политических, социально-экономических, технических и других проблем в различных сферах человеческой деятельности.
В общем виде системный анализ можно охарактеризовать как методологию решения крупных комплексных проблем управления Он исследует объекты системы с использованием системных принципов и призван предоставлять достоверную картину развития и деятельности субъекта.
Целью использования системного анализа относительно конкретной проблемы является повышение степени обоснованности решения, принимаемого, расширение множества вариантов, среди которых производится выбор, с одновременным им указанием способов отбрасывания вариантов уступают другим.
Системный анализ предполагает использование как жестких количественных методов, так и логических суждений, опыта и интуиции. С помощью системного анализа можно исследовать любые проблемы, учитывая не есть только те факторы, влияние которых может быть выражено количественно, но и факторы, оценены качественно.
Характерные особенности системного анализа следующие:
- поскольку принимаемые решения касаются отдельных элементов системы, то при решении задач обязательно учитываются взаимосвязи этого элемента с другими и общая цель системы (системный подход).
- системный анализ не заменяет логических суждений, а является лишь вспомогательным элементом. Он дает возможность определить те области, где может быть использована предложение, и определить каждый из возможных вариантов решения;
- предусматривает обязательное использование ПК, в некоторых случаях они могут быть использованы как технические средства.
При решении различных экологических проблем следует иметь в виду, что действительно «экология» – это наука об отношениях между живыми организмами и окружающей их средой обитания, и она находится в связи с биогеохимией, почвоведением, гидрологией и другими разделами наук о земле (геологических, химических и пр.), а также и со многими биологическими науками и является по своей сути системной.
Задачи «системной экологии» – это проводить исследования структуры и функционирования экологической системы и роли в ней различных популяций (видов) с целью оценки возможности прогнозирования развития экосистемы и динамики составляющих ее элементов, а также решать задачи управления ими. Это довольно сложные задачи и для их решения должны привлекаться математические методы, методы моделирования и компьютерные технологии. Поэтому основу данного курса составляют различные методы исследования и анализа систем.
Основным методом исследований в «системной экологии» является системный анализ, который представляет собой синтетическую дисциплину, разрабатывающую способы исследования разнообразных сложных систем или ситуаций при нечетко поставленных целях (критериях).
При системном анализе можно обнаружить не только причины, которые вызывают любые негативные последствия, но и условия, в которых возникают эти причины. Поэтому необходимо предусмотреть проведение соответствующих мероприятий для ликвидации негативных последствий.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1106; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!