Основные проблемы теории систем реферат

Обновлено: 05.07.2024

-Ты когда-нибудь видела, как рисуют множество? -Множество чего? – спросила Алиса.

-Ничего, - отвечала Соня, - Просто множество! Льюис Кэрролл (Алиса в Стране чудес)

Термин системное моделирование используется в связи с построением моделей систем, а также в связи с решением проблем и задач, относящихся к сложным объектам, на основе принципов теории систем.

3.1 . Основные проблемы теории систем

1. Проблема анализа. Заданы системы. Требуется определить, какие характеристики (неизвестные) они имеют в условиях заданной внешней среды. Эта задача допускает эквивалентную формулировку: какое поведение соответствует данной структуре. Как правило, задача разрешима, если ее можно решить однозначно. Схематично процесс анализа представлен на рисунке 8.

Рис.8. Проблема анализа Алгоритм решения проблемы анализа включает следующие шаги:

- составление модели объекта, наиболее подходящей с позиций получения требуемых функций (характеристик);

- написание программы оценки характеристик модели;

- определение характеристик объекта из его модельного представления с помощью программы оценки.

Таким образом, процесс анализа состоит из двух стадий: составление и исполнение программы. Трудность анализа состоит в том, что не существует формального метода, который позволил бы строить наиболее подходящую для заданной проблемы модель. Отыскание подходящего метода оценки включает эвристические (интуитивные) элементы и относится к проблеме синтеза. Примером проблемы анализа является исследование

характеристик двигателя (автомобиля, самолета) в различных режимах эксплуатации.

2. Проблема синтеза. Заданы требуемые характеристики и надо определить системы, которые в условиях заданной среды обеспечивают получение этих характеристик. Или в эквивалентной формулировке: дано поведение системы (иногда

только ее деятельность) и множество типов ее элементов (тип-это совокупность элементов, у которых постоянное поведение одинаково). Надо найти такую структуру, которая реализует данное поведение (или вытекающее из данной деятельности) и включает лишь допустимые типы элементов.

Если данное множество типов недостаточно, то синтез системы неосуществим (на данном множестве). Множество решений может быть пустым и в случае, если число характеристик велико и они противоречат друг другу. Поэтому характеристики рекомендуется задавать в мягкой форме (в виде интервалов, словесных высказываний и т.п.) Во всех других случаях решение не однозначно, так как обычно в реальном мире существует большое количество объектов с одинаковыми функциями (характеристиками), и среди них надо выбрать такой, который бы обладал всей совокупностью заданных для него характеристик. Поэтому выдвигаются другие, дополнительные требования в отношении структуры, например: минимальные затраты, максимальная надежность системы и т. д. Проанализировав структуру, можно выяснить, правильно ли проведен синтез. Практически задача синтеза не может быть сформулирована без заданного разделения величин на входные и выходные, т. е. мы имеем дело с синтезом автоматов. Синтез более сложен, чем анализ. Последний может быть выполнен интуитивно, а синтез требует применения эффективных методических средств, т. е. совершенно другого подхода. Схематично процесс синтеза представлен на рис. 9.

деятельность поведение

требования к структуре

Рис.9. Проблема синтеза.

Алгоритм синтеза состоит из следующих шагов: а) создание исследовательской модели;

б) анализ этой модели как решение проблемы анализа и определение ее функций; в) сравнение полученных результатов с заданными требованиями и прекращение

поиска решения (если результаты и требования совпадают) или же возврат к а), если совпадение не получено.

Этот процесс носит недетерминированный, итерационный характер и является более сложным, чем анализ, так как включает в себя саму проблему анализа. Особенностью процесса синтеза является необходимость поиска для достижения цели, причем результаты вычислений на стадии анализа влияют на весь последующий

процесс; модель проблемы синтеза корректируется, и вновь изменяется получаемое при анализе решение.

В один и тот же цикл решения проблемы синтеза включается как стадия определения алгоритма, так и стадия его исполнения. Примером проблемы синтеза является проектирование двигателя (автомобиля, самолета), пригодного для заданных условий эксплуатации.

3. Проблема оценки внешней среды. Заданы системы и их характеристики, надо получить такую среду (неизвестную), в условиях которой системы проявляют заданные характеристики. Алгоритм решения проблемы такой же, как и в случае проблемы синтеза, где в качестве объекта исследования выступает окружающая (внешняя) среда.

Затем проводится моделирование зависимости реакции от стимула и определяются модели поведения и программы. Совпадение с экспериментом проверяется по критериям согласия. По известному поведению решением задачи синтеза определяется структура системы.

Проблема анализа.Заданы системы. Требуется определить, какие характеристики (неизвестные) они имеют в условиях заданной внешней среды. Эта задача допускает эквивалентную формулировку: какое поведение соответствует данной структуре. Как правило, задача разрешима, если ее можно решить однозначно.

Алгоритм решения проблемы анализа включает следующие шаги:

- составление модели объекта, наиболее подходящей с позиций получения требуемых функций (характеристик);

- написание программы оценки характеристик модели;

- определение характеристик объекта из его модельного представления с помощью программы оценки.

Таким образом, процесс анализа состоит из двух стадий: составление и исполнение программы. Трудность анализа состоит в том, что не существует формального метода, который позволил бы строить наиболее подходящую для заданной проблемы модель. Отыскание подходящего метода оценки включает эвристические (интуитивные) элементы и относится к проблеме синтеза. Например, проблема анализа возникает при исследовании характеристик двигателя (автомобиля, самолета) в различных режимах эксплуатации.

Проблема синтеза.Заданы требуемые характеристики, надо определить системы, которые в условиях заданной среды обеспечивают получение этих характеристик. Или в эквивалентной формулировке: дано поведение системы (иногда только ее деятельность) и множество типов ее элементов (тип – это совокупность элементов, у которых постоянное поведение одинаково). Надо найти такую структуру, которая реализует данное поведение (или поведение, вытекающее из данной деятельности) и включает лишь допустимые типы элементов.

Если данное множество типов недостаточно, то синтез системы неосуществим (на данном множестве). Множество решений может быть пустым и в случае, если число характеристик велико и они противоречат друг другу. Поэтому характеристики рекомендуется задавать в мягкой форме (в виде интервалов, словесных высказываний и т.п.) Во всех других случаях решение не однозначно, так как обычно в реальном мире существует большое количество объектов с одинаковыми функциями (характеристиками), и среди них надо выбрать такой, который бы обладал всей совокупностью заданных для него характеристик. Поэтому выдвигаются другие, дополнительные требования к допустимым решениям, например минимальные затраты, максимальная надежность системы и т. д. Проанализировав структуру, можно выяснить, правильно ли проведен синтез. Практически задача синтеза не может быть сформулирована без заданного разделения величин на входные и выходные, т. е. мы имеем дело с синтезом автоматов. Синтез более сложен, чем анализ. Последний может быть выполнен интуитивно, а синтез требует применения эффективных методических средств, т. е. совершенно другого подхода.

Алгоритм синтеза состоит из следующих шагов:

– создание исследовательской модели;

– анализ этой модели как решение проблемы анализа и определение ее

– сравнение полученных результатов с заданными требованиями и

прекращение поиска решения, если результаты и требования совпадают, или же возврат к первому шагу, если совпадение не получено.

Этот процесс имеет итерационный характер и является более сложным, чем анализ, так как включает в себя саму проблему анализа. Особенностью процесса синтеза является необходимость поиска для достижения цели, причем результаты вычислений на стадии анализа влияют на весь последующий процесс: модель проблемы синтеза корректируется, и вновь изменяется получаемое при анализе решение. В один и тот же цикл решения проблемы синтеза включается как стадия определения алгоритма, так и стадия его выполнения. Например, проблема синтеза возникает при проектировании двигателя (автомобиля, самолета), пригодного для заданных условий эксплуатации.

Проблема оценки внешней среды.Заданы системы и их характеристики, надо получить такую среду (неизвестную), в условиях которой системы проявляют заданные характеристики. Алгоритм решения проблемы такой же, как и в случае проблемы синтеза, где в качестве объекта исследования выступает окружающая (внешняя) среда.

– изоляцию его от других воздействий;

Затем проводится моделирование зависимости реакции от входного воздействия (стимула) и определяются модели поведения и программы. Совпадение с экспериментом проверяется по критериям согласия. По известному поведению решением задачи синтеза определяется структура системы. Процесс детализации структуры ограничен точностью измерения (оценки) параметров модели поведения.

Общая теория систем (ОТС) – научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов.
Один из основателей современной Общей Теории Систем Берталанфи охарактеризовал систему как набор взаимодействующих элементов, подчеркивая при этом, что система – это структура, у которой элементы каким-то образом действуют друг на друга (взаимодействуют).

Содержание

1. Общая Теории Систем: понятие………………………………………………3
2. История развития Общей Теории Систем…………………………………….4
Список литературы………………………………………………………………..

Прикрепленные файлы: 1 файл

Общая теории систем понятие, становление.docx

1. Общая Теории Систем: понятие………………………………………………3

2. История развития Общей Теории Систем…………………………… ……….4

Общая теория систем (ОТС) – научная и методологическая концепция исследования объектов, представляющих собой системы. Она тесно связана с системным подходом и является конкретизацией его принципов и методов.

Один из основателей современной Общей Теории Систем Берталанфи охарактеризовал систему как набор взаимодействующих элементов, подчеркивая при этом, что система – это структура, у которой элементы каким-то образом действуют друг на друга (взаимодействуют).

Эткинс П. определил систему как обособленную часть, фрагмент мира, вселенной, обладающий особым качеством (эмерджентностью) относительной самодостаточностью (термодинамической изолированностью).

Предметом исследований в рамках этой теории является изучение:

различных классов, видов и типов систем;
основных принципов и закономерностей поведения систем (например, принцип узкого места);
процессов функционирования и развития систем (например, равновесие, эволюция, адаптация, сверхмедленные процессы, переходные процессы).

В границах теории систем характеристики любого сложно организованного целого рассматриваются сквозь призму четырех фундаментальных определяющих факторов:

устройство системы;
ее состав (подсистемы, элементы);
текущее глобальное состояние системной обусловленности;
среда, в границах которой развёртываются все ее организующие процессы.

В исключительных случаях, кроме того, помимо исследования названных факторов (строение, состав, состояние, среда), допустимы широкомасштабные исследования организации элементов нижних структурно-иерархических уровней, то есть инфраструктуры системы.

Исторически зачатки исследования систем и структур в общем виде возникли достаточно давно. С конца 19 века эти исследования приняли систематический характер (А.Эспинас, Н.А.Белов, А.А.Богданов, Т.Котарбиньский, М.Петрович и др.). 2

Первый вариант общей теории систем был выдвинут Людвигом фон Берталанфи в 30-е гг. 20 века. Идея наличия общих закономерностей при взаимодействии большого, но не бесконечного числа физических, биологических и социальных объектов была впервые высказана Берталанфи в 1937 году на семинаре по философии в Чикагском университете. Однако первые его публикации на эту тему появились только после Второй мировой войны.Его основная идея состоит в признании изоморфизма законов, управляющих функционированием системных объектов. 3

Интеграция этих научно-технических направлений в основной состав общей теории систем обогатила и разнообразила ее содержание.

В 50-70-е гг. 20 века предложен ряд других подходов к построению Общей Теории Систем, принадлежащими к следующим областям научного знания:

Философия (Г. Щедровицкий, В. Лекторский, В. Садовский, И. Блауберг, Э. Юдин, А. Уемов, Эрвин Ласло, Рассел Акофф, М. Ситров, Е. Седов, Н. Серов, Г. Мельников);
Математика (А. Ляпунов, Л. Колмогоров, М. месарович, Лотфи Заде, Рудольф Калман);
Биология (П. Анохин, Карл Тринчер, А. Тахтаджян, А. Левич, Ю. Урманцев, В. Геодакян, А. Малиновский);
Психология и психиатрия (Вольф Мерлин, Уильям Эшби, А. Рапопорт);
Организационные исследования (Карл Вейк);
Инженерно-технические науки (Джордж Клир, Рудольф Калман, Стаффорд Бир).

Основное внимание при этом обращено на разработку логико-концептуального и математического аппарата системных исследований. Общая Теория Систем имеет важное значение для развития современной науки и техники: не подменяя специальные системные теории и концепции, имеющие дело с анализом определенных классов систем, она формулирует общие методологические принципы системного исследования.

Сам фон Берталанфи считал 8 , что следующие научные дисциплины имеют (отчасти) общие цели или методы с теорией систем:

В конце 60-х гг. 20 века Берталанфи – как под влиянием критики, так и в результате интенсивного развития близких к ОТС научных дисциплин – внес известные уточнения в свою концепцию и, в частности, различил два смысла ОТС: в широком смысле она выступает как основополагающая наука, охватывающая всю совокупность проблем, связанных с исследованием и конструированием систем. ОТС в узком смысле из общего определения системы как комплекса взаимодействующих элементов стремится вывести понятия, относящиеся к организованным целым (взаимодействие, централизация, финальность и т.д.), и применяет их к анализу конкретных явлений. Прикладная область Общей Теории Систем включает, согласно Берталанфи, системотехнику, исследование операций и инженерную психологию. 9

Учитывая эволюцию, которую претерпело понимание Общей Теории Систем в работах Берталанфи, можно констатировать, что с течением времени имело место все более увеличивающееся расширение задач этой концепции при фактически неизменном состоянии ее аппарата и средств.

Список литературы: