Можливості системного аналізу стосовно до наукового і технічної творчості

Тітов В.В.

В останні десятиліття діалектичний закон про загального зв'язку явищ змусив серйозно зайнятися вивченням закономірностей будови і розвитку великих систем. Системний аналіз, зародившись у надрах суспільних і біологічних наук, перейшов до "освоєння" технічних наук. Проте системи громадські і соціальні, біологічні і екологічні, технічні системи, інформаційні системи і системи наукових знань - це все ж системи з абсолютно різними характеристиками і навіть з різною термінологією. Внаслідок цього формулювання основних положень системного аналізу стосовно до конкретних класах систем іноді сприймаються як занадто загальні і навіть алегоричний, з іншого боку, занадто спеціальна термінологія конкретизує, але одночасно і сильно звужує область застосування вироблених формулювань. Мабуть, все ж таки єдино розумним шляхом представляється "переклад" основних положень системного аналізу з "загального" мови на мову конкретної області знань, до якої належить досліджуваний об'єкт. Саме ця процедура і пропонується в даній роботі.

Визначення системи: "Система - це впорядкована певним чином безліч елементів, взаємопов'язаних між собою і утворюють деякий цілісну єдність" [1]. Загальні поняття "система" і "елемент системи" можна конкретизувати для різних об'єктів дослідження, як показано, наприклад, у табл. 1.

Система характеризується складом елементів, структурою і виконує певну функцію.

Таблиця 1.

Структура системи - це закономірні стійкі зв'язки між елементами системи, що відображають просторове і тимчасове розташування елементів і характер їх взаємодії (або причинно-наслідкові відносини). При цьому зауважимо, що зв'язки в системі бувають корисні, непотрібні і шкідливі.

Функція системи - це зовнішній прояв властивостей системи, певний спосіб взаємодії з навколишнім середовищем. У будь-якої системи багато функцій, а проте майже завжди серед цієї множини можна виділити одну, найсуттєвішу в даній системі відносин. Ця функція називається головною корисною функцією (ДПФ) системи.

Два основні властивості систем:

- Цілісність системи означає, що комплекс елементів, що розглядається в якості системи, володіє характерними властивостями і поведінкою, причому властивості системи несвідомих до суми властивостей її елементів;

- Подільність системи відображає той факт, що будь-який об'єкт можна представити що складається з елементів. Це означає, що будь-який об'єкт можна розглядати як мінімум у трьох аспектах: як щось цілісне (систему), як частина більш загальної системи (надсистеми) і як сукупність дрібніших частин (елементів, підсистем).

Перший крок системного аналізу - представлення об'єкта у вигляді системи. Наступний крок - системне дослідження об'єкта в трьох аспектах. У табл.2 відображені напрямки системного дослідження і послідовність здійснення його етапів.

Таблиця 2.

Перші два аспекти системного дослідження об'єкта суттєво полегшуються, якщо враховувати наступні закономірності побудови і функціонування систем:

1. Система повинна бути функціонально повною, тобто перелік її елементів повинен включати в себе всі мінімально необхідне і достатнє для виконання ДПФ.

2. Система повинна бути проведеної за всіма наявними в ній потокам: речовим, силовим, енергетичним та інформаційним. Повна ланцюг, по якій іде потік у системі, складається з п'яти елементів, кожен з яких забезпечує свою функцію: 1) виникнення, 2) перетворення, 3) передачу, 4) отримання корисного результату і 5) утилізацію (залишку або відходів). Деякі з цих елементів можуть або повторюватися, або поєднуватися з іншими, або відсутні.

3. Система повинна мати хоча б мінімальним ступенем динамічності і керованості, що забезпечує її функціонування в певному діапазоні зміни зовнішніх умов.

4. Кількісні характеристики структурних елементів і зв'язків системи повинні перевершувати деякий параметричний поріг. При цьому поріг може бути не єдиним, а "перевершувати" не завжди означає "бути більше". Сутність цього закону можна пояснити прикладом: сукупність молекул якого-небудь речовини утворює кристал (систему) лише тоді, коли відстань між молекулами і їх швидкості не перевищують цілком визначених величин.

Для історичного аналізу системи необхідно знати основні напрями розвитку систем.

1. Підвищення ідеальності системи. При цьому під абсолютно ідеальною системою розуміють таку ситуацію, коли ДПФ системи виконується без самої системи. Таким чином, у міру розвитку системи (при незмінній ДПФ) її склад, кількість зв'язків і час реалізації ДПФ зменшуються.

2. Підвищення динамічності і керованості системи. Зміна зовнішніх (по відношенню до системи) умов викликає кількісне (а іноді і якісне) зміна ДПФ, що, у свою чергу, вимагає розширення діапазону життєздатності (працездатності) системи. Це відбувається, зокрема, за рахунок: 1) переходу від статичних до динамічних параметрами елементів системи, 2) збільшення числа внутрішніх зворотних зв'язків, 3) переходу від статичної до динамічної стійкості.

3. Узгодження просторових, часових і причинно-наслідкових періодичностей (ритмів) як за зовнішніми, так і із внутрішніх зв'язків системи.

4. Ускладнення ієрархічної структури системи як в напрямку надсистеми, так і в напрямку диференціації підсистем.

5. Підвищення функціональної повноти (автономності) системи. У міру розвитку дедалі більша частина її функцій переходить у ранг внутрішніх, число зовнішніх зв'язків зменшується. Порядок цього переходу визначено: першими "автоматизуються" виконавчі функції, потім функції управління і, нарешті, інформаційні функції.

Неважко помітити, що закономірності розвитку 1-5 іноді суперечать один одному. Тому в строгому сенсі їх не можна називати ні законами, ні закономірностями, а тільки тенденціями. Додаткова складність - в тому, що будь-яка система може одночасно входити в кілька надсістему різного типу (див. табл.1) і мати кілька ДПФ, між собою не узгоджених. І нарешті, не можна забувати про фактор випадковості подій, що сприяють розвитку системи. Все це призводить до того, що розвиток системи йде стрибками, стадіями, на кожній з яких реалізується не більше однієї-двох тенденцій (з перерахованих п'яти).

Останнє з загальних відомостей про системи - життєвий цикл. Будь-яка система народжується, розвивається і гине (окремим випадком загибелі системи є її перетворення в іншу систему з принципово іншою внутрішньою організацією). При цьому слід зауважити одну важливу особливість: фази життєвого циклу системи в різних надсістема можуть дуже сильно відрізнятися, тому констатація "клінічної смерті" системи у будь-якій надсистеме аж ніяк не завжди означає повне зникнення цієї системи з інших надсістему.

Науково-технічна творчість по ідеї повинно забезпечувати розвиток відповідної галузі, а для цього треба знати напрямок "вектора розвитку" об'єкту, тобто провести його системне дослідження. І якщо для технічних систем основні положення системного аналізу вже сформульовані [2], то поле наукової діяльності поки в цьому сенсі є цілиною. Якщо кожну конкретну науку представити у вигляді системи і провести послідовний аналіз такої системи, то неважко виявити найбільш ймовірні напрямки еволюційного розвитку даної науки і зосередити зусилля саме на цих напрямках.

Спробуємо сформулювати основні визначення та положення системного аналізу для поняття "наука". Наука - це впорядкована за змістом безліч знань про предмет дослідження, пов'язаних між собою й утворюючих деякий єдність.

Структура науки - це закономірні стійкі зв'язки між відомостями про предмет науки, що відбивають причинно-наслідкові відносини між цими відомостями.

Функція науки - це зовнішній прояв висновків науки, певний спосіб взаємодії з іншими областями людської діяльності.

ДПФ науки - збільшення ступеня усвідомленості людської діяльності.

Цілісність науки означає, що комплекс приватних відомостей, що розглядається в якості науки, дозволяє зробити висновки і намітити напрямки нових досліджень, які було б неможливо сформулювати на підставі кожного з приватних відомостей окремо.

Подільність науки означає, що будь-яку науку можна що з ряду розділів, тобто для кожної конкретної науки можна знайти більш загальну науку, куди вона входить в якості розділу, і кожну конкретну науку можна розділити на кілька розділів або наукових напрямів (правда, не завжди вони доростають до статусу науки).

Закономірності будови і функціонування науки:

1. Наука повинна бути функціонально повною, тобто комплект приватних знань повинен включати все необхідне і достатнє для отримання якісно нових висновків.

2. Всі наукові матеріали повинні бути організовані в логічно послідовні ланцюги. Повна логічний ланцюг складається з п'яти операцій: 1) отримання приватних відомостей про предмет дослідження, 2) перетворення цих відомостей до потрібного вигляду, 3) об'єднання відомостей, отриманих з різних джерел, 4) формування узагальнень і висновків, 5) виявлення невикористаної або суперечливої ​​інформації і організація її у форму вихідних відомостей для наступного етапу досліджень.

3. Наука повинна мати хоча б мінімальним ступенем спільності, тобто висновки її повинні залишатися справедливими у деякому діапазоні зміни вихідних даних або об'єкта дослідження.

4. Комплекс знань про предмет дослідження отримує статус науки лише після перевищення деякого мінімального інформаційного обсягу цього комплексу.

Тенденції розвитку науки:

1. У міру розвитку науки докази її висновків спрощуються за формою, скорочуються в обсязі і грунтуються на меншій кількості вихідного матеріалу.

2. У міру проникнення в сутність предмета дослідження висновки науки стають більш гнучкими, одночасно йде і деталізація цих висновків у залежності від конкретної різновиду предмета дослідження. Це відбувається, зокрема, за рахунок: 1) переходу від жорстких до гнучких, імовірнісним формулювань, 2) збільшення числа умов і параметрів, що враховують приватні особливості конкретних об'єктів.

3. Періодичність етапів накопичення даних та узагальнення в даній науці узгоджується у часі з аналогічною періодичністю в суміжних науках. У різних розділах даної науки періодичності також узгоджені.

4. Ієрархічна структура науки в міру збільшення сумарного обсягу знань постійно ускладнюється.

5. У міру розвитку кожна конкретна наука все більше відокремлюється, формуючи свій власний методичний апарат і все менше користуючись "послугами" інших наук. Порядок підвищення автономності визначено: спочатку з'являються власні методики отримання вихідних знань, потім методики обробки і перетворення даних і, нарешті, іноді справа доходить до логіки формування висновків. Життєвий цикл науки починається, як правило, з монографії, в якій зводиться воєдино безліч розрізнених відомостей про предмет дослідження, робляться перші основоположні висновки і визначається місце "новонародженої" науки та її генетичні зв'язки з іншими галузями знань. Розвиток науки управляється тенденціями 1-5. Життєвий цикл завершується перетворенням ієрархічної структури, тобто або поділом даної науки на дещо інших, більш дрібних самостійних напрямків, або об'єднанням, злиттям з іншого наукою на основі спільності деяких ключових принципів.

Поняття "наука" досить загально, тому й отримані раніше формулювання положень системного аналізу залишаються досить загальними. Наступний крок - системний аналіз конкретного напряму в науці чи техніці - надається читачеві для самостійної роботи. Один-два таких досвіду переконливо показують, наскільки чітко і упорядоченнее стає розуміння стану справ в даній області після "примірки" до неї положень системного аналізу.

Список літератури

1. Садовський В.Н. Методологічні проблеми дослідження об'єктів, що представляють собою системи. - Соціологія в СРСР. - М.: Наука, т.1, 1965, с.164.

2. Шеломок Ю.М. Методичні матеріали до навчальної програми "Наукова організація творчої діяльності в техніці та науці", частина 4. Основи комплексного методу. - Горький, 1983.