Система — это группа взаимодействующих или взаимосвязанных элементов, которые действуют в соответствии с набором правил, образуя единое целое. [1] Система, окруженная и находящаяся под влиянием своей среды , описывается своими границами, структурой и целью и выражается в ее функционировании. Системы являются предметом изучения теории систем и других системных наук .
Системы имеют ряд общих свойств и характеристик, включая структуру, функцию(и), поведение и взаимосвязанность.
Термин система происходит от латинского слова systēma , в свою очередь от греческого σύστημα systēma : «целостная концепция, состоящая из нескольких частей или членов, система», литературное «состав». [2] [3]
В 19 веке французский физик Николя Леонар Сади Карно , изучавший термодинамику , был пионером в разработке концепции системы в естественных науках . В 1824 году он изучал систему, которую он назвал рабочим веществом (обычно это было тело водяного пара) в паровых двигателях , в отношении способности системы совершать работу при воздействии на нее тепла. Рабочее вещество могло быть приведено в контакт либо с котлом, либо с холодным резервуаром (струей холодной воды), либо с поршнем (на котором рабочее тело могло совершать работу, толкая его). В 1850 году немецкий физик Рудольф Клаузиус обобщил эту картину, включив в нее концепцию окружающей среды , и начал использовать термин рабочее тело применительно к системе.
Биолог Людвиг фон Берталанфи стал одним из пионеров общей теории систем . В 1945 году он представил модели, принципы и законы, которые применяются к обобщенным системам или их подклассам, независимо от их конкретного вида, природы их составных элементов и отношений или «сил» между ними. [4]
В конце 1940-х и середине 1950-х годов Норберт Винер и Росс Эшби стали пионерами в использовании математики для изучения систем управления и связи , назвав это кибернетикой . [5] [6]
В 1960-х годах Маршалл Маклюэн применил общую теорию систем в подходе, который он назвал полевым подходом и анализом фигуры/фона , к изучению теории медиа . [7] [8]
В 1980-х годах Джон Генри Холланд , Мюррей Гелл-Манн и другие ввели термин «сложная адаптивная система» в междисциплинарном Институте Санта-Фе . [ необходима ссылка ]
Теория систем рассматривает мир как сложную систему взаимосвязанных частей. Система определяется путем определения ее границ ; это означает выбор того, какие сущности находятся внутри системы, а какие — снаружи — как часть окружающей среды . Можно сделать упрощенные представления ( модели ) системы, чтобы понять ее и предсказать или повлиять на ее будущее поведение. Эти модели могут определять структуру и поведение системы.
Существуют естественные и созданные человеком (спроектированные) системы. Естественные системы могут не иметь очевидной цели, но их поведение может быть интерпретировано наблюдателем как целенаправленное. Созданные человеком системы создаются с различными целями, которые достигаются некоторыми действиями, выполняемыми системой или с ней. Части системы должны быть связаны; они должны быть «спроектированы для работы как единое целое» — в противном случае они были бы двумя или более отдельными системами.
Большинство систем являются открытыми системами , обменивающимися материей и энергией со своим окружением; например, автомобиль, кофеварка или Земля . Закрытая система обменивается энергией, но не материей, со своим окружением; например, компьютер или проект Биосфера 2. Изолированная система не обменивается ни материей, ни энергией со своим окружением. Теоретический пример такой системы — Вселенная .
Открытую систему также можно рассматривать как ограниченный процесс преобразования, то есть черный ящик , который является процессом или набором процессов, преобразующих входы в выходы. Входы потребляются; выходы производятся. Понятие входа и выхода здесь очень широкое. Например, выход пассажирского судна — это перемещение людей от пункта отправления до пункта назначения.
Система состоит из нескольких представлений . Искусственно созданные системы могут иметь такие представления, как концепция, анализ , проектирование , реализация , развертывание, структура, поведение, входные данные и выходные данные. Для описания и представления всех этих представлений требуется модель системы .
Системная архитектура, использующая одну единую интегрированную модель для описания нескольких представлений, является разновидностью системной модели.
Подсистема — это набор элементов, который сам по себе является системой и компонентом более крупной системы. Семейство IBM Mainframe Job Entry Subsystem ( JES1 , JES2 , JES3 и их предшественники HASP / ASP ) являются примерами. Основные элементы, которые у них есть, — это компоненты, которые обрабатывают ввод, планирование, спулинг и вывод; они также имеют возможность взаимодействовать с локальными и удаленными операторами.
Описание подсистемы — это системный объект, содержащий информацию, определяющую характеристики операционной среды, контролируемой системой. [9] Тесты данных проводятся для проверки правильности данных конфигурации отдельной подсистемы (например, длина MA, профиль статической скорости, …), и они связаны с одной подсистемой с целью проверки ее конкретного приложения (SA). [10]
Существует множество видов систем, которые можно анализировать как количественно , так и качественно . Например, в анализе динамики городских систем А. В. Штейсс определил пять пересекающихся систем, включая физическую подсистему и поведенческую систему. Для социологических моделей, на которые повлияла теория систем, [11] Кеннет Д. Бейли определил системы в терминах концептуальных , конкретных и абстрактных систем, изолированных , закрытых или открытых . [12] Уолтер Ф. Бакли определил системы в социологии в терминах механических , органических и процессных моделей . [13] Бела Х. Банати предупредил, что для любого исследования системы решающее значение имеет понимание ее вида, и определил естественные и спроектированные , т. е. искусственные, системы. [14] Например, естественные системы включают субатомные системы, живые системы , Солнечную систему , галактики и Вселенную , в то время как искусственные системы включают созданные человеком физические структуры, гибриды естественных и искусственных систем и концептуальные знания. Человеческие элементы организации и функций подчеркиваются соответствующими абстрактными системами и представлениями.
Искусственные системы изначально имеют существенный недостаток: они должны быть основаны на одном или нескольких фундаментальных предположениях, на которых строятся дополнительные знания. Это строго соответствует теоремам Гёделя о неполноте . Искусственную систему можно определить как «непротиворечивую формализованную систему, содержащую элементарную арифметику». [15] Эти фундаментальные предположения по своей сути не являются пагубными, но по определению они должны считаться истинными, и если они на самом деле ложны, то система не является столь структурно целостной, как предполагается (т. е. очевидно, что если исходное выражение ложно, то искусственная система не является «непротиворечивой формализованной системой»). Например, в геометрии это очень очевидно в постулировании теорем и экстраполяции доказательств из них.
Джордж Дж. Клир утверждал, что ни одна «классификация не является полной и идеальной для всех целей», и определял системы как абстрактные, реальные и концептуальные физические системы , ограниченные и неограниченные системы, дискретные и непрерывные, импульсные и гибридные системы и т. д. Взаимодействия между системами и их окружением классифицируются как относительно закрытые и открытые системы . [16] Также были проведены важные различия между жесткими системами — техническими по своей природе и поддающимися таким методам, как системная инженерия , исследование операций и количественный системный анализ — и мягкими системами, которые включают людей и организации, обычно связанными с концепциями, разработанными Питером Чеклендом и Брайаном Уилсоном с помощью методологии мягких систем (SSM), включающей такие методы, как исследование действий и акцент на партисипативных проектах. [17] Хотя жесткие системы можно было бы определить как более научные , различие между ними часто неуловимо.
Экономическая система — это социальный институт , который занимается производством , распределением и потреблением товаров и услуг в определенном обществе . Экономическая система состоит из людей , институтов и их отношений с ресурсами, таких как соглашение о собственности . Она решает проблемы экономики , такие как распределение и дефицит ресурсов.
Международная сфера взаимодействующих государств описывается и анализируется в системных терминах несколькими учеными-международниками, в первую очередь в школе неореализма . Однако этот системный режим международного анализа был оспорен другими школами мысли о международных отношениях, в первую очередь конструктивистской школой , которая утверждает, что чрезмерное внимание к системам и структурам может скрыть роль индивидуального агентства в социальных взаимодействиях. Системные модели международных отношений также лежат в основе видения международной сферы, которого придерживается либеральная институционалистская школа мысли, которая уделяет больше внимания системам, созданным правилами и управлением взаимодействием, в частности экономическим управлением.
В информатике и информатике информационная система — это аппаратная система, программная система или их комбинация, структура которой состоит из компонентов , а поведение — из наблюдаемых межпроцессных коммуникаций .
Существуют системы подсчета, например, с римскими цифрами , и различные системы для хранения документов или каталогов, и различные библиотечные системы, примером которых является Десятичная классификация Дьюи . Это по-прежнему соответствует определению компонентов, которые связаны вместе (в данном случае для облегчения потока информации).
Система также может относиться к фреймворку, также известному как платформа , будь то программное обеспечение или оборудование, разработанное для того, чтобы позволить программам работать. Недостаток в компоненте или системе может привести к тому, что сам компонент или вся система не смогут выполнять требуемую функцию, например, неверное утверждение или определение данных . [18]
В инженерии и физике физическая система — это часть вселенной, которая изучается (одним из основных примеров которой является термодинамическая система ). Инженерия также имеет концепцию системы, относящуюся ко всем частям и взаимодействиям между частями сложного проекта. Системная инженерия — это раздел инженерии, который изучает, как этот тип системы должен планироваться, проектироваться, внедряться, строиться и обслуживаться. [18]
Социальные и когнитивные науки распознают системы в моделях отдельных людей и в человеческих обществах. Они включают функции человеческого мозга и ментальные процессы, а также нормативные этические системы и социальные и культурные поведенческие модели.
В науке управления , исследовании операций и организационном развитии человеческие организации рассматриваются как системы управления взаимодействующими компонентами, такими как подсистемы или системные агрегаты, которые являются носителями многочисленных сложных бизнес-процессов ( организационного поведения ) и организационных структур. Теоретик организационного развития Питер Сенге разработал понятие организаций как систем в своей книге «Пятая дисциплина» . [19]
Организационные теоретики, такие как Маргарет Уитли, также описали работу организационных систем в новых метафорических контекстах, таких как квантовая физика , теория хаоса и самоорганизация систем . [20]
Существует также такое понятие, как логическая система . Очевидным примером является исчисление, разработанное одновременно Лейбницем и Исааком Ньютоном . Другим примером являются булевы операторы Джорджа Буля . Другие примеры относятся конкретно к философии, биологии или когнитивной науке. Иерархия потребностей Маслоу применяет психологию к биологии, используя чистую логику. Многочисленные психологи, включая Карла Юнга и Зигмунда Фрейда, разработали системы, которые логически организуют психологические области, такие как личности, мотивы или интеллект и желания.
В 1988 году военный стратег Джон А. Уорден III представил модель системы пяти колец в своей книге «Воздушная кампания» , утверждая, что любую сложную систему можно разбить на пять концентрических колец. Каждое кольцо — руководство, процессы, инфраструктура, население и единицы действия — можно использовать для выделения ключевых элементов любой системы, требующих изменений. Модель эффективно использовалась планировщиками ВВС в ирано-иракской войне . [21] [22] [23] В конце 1990-х годов Уорден применил свою модель к бизнес-стратегии.
