Книги по разным темам Pages:     | 1 |   ...   | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |   ...   | 41 |

Таким образом, проектирование систем всегда представляет собой процесс подъема по эпистемологической иерархии систем. Он начинается с определения или порождающей системы, или системы данных и набора требований относительно структуры систем. Задача определения подходящих порождающих систем по заданной системе данных принадлежит к тому же классу задач, что и задачи, обсуждаемые в разд. В.4 и В.6, с той лишь разницей, что допускается использование внутренних переменных.

Исследование систем осуществляется с помощью:

- подъема по иерархии посредством обнаружения систем более высоких уровней, для которых системы более низких уровней обладают определенными свойствами, и, если система данных неполная, соответствующих индуктивных выводов (метод открытия);

- постулирования порождающих систем или систем более высокого уровня и отбрасывания тех из них, которые не удовлетворяют проверке на соответствие между эмпирическими и порожденными данными (метод постулирования);

- любой комбинации метода открытия и метода постулирования, например подъема по иерархии до определенного уровня и постулирования систем на более высоком уровне.

Наибольшее внимание в этой книге уделяется задачам, связанным с методом открытия. Объясняется это двумя соображениями. Прежде всего, учебным характером книги. Метод открытия, при котором системы вводятся в порядке возрастания их концептуальной сложности, очень удобен для объяснения и формулирования всей концептуальной схемы УРСЗ.

Второе соображение заключается в том, что метод открытия недостаточно полно описан в литературе, методы постулирования и проектирования систем освещены вполне удовлетворительно.

Приложение Г СТРУКТУРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ Г.1 Целое и части Определение порождающей системы (или множества подходящих порождающих систем), рассматриваемое в разделе В, это теоретически только первый этап исследования систем. При введении более высоких эпистемологических уровней возникают новые проблемы. Данный раздел посвящен задачам, связанным со структурированными системами.

Структурированная система представляет собой набор исходных систем, систем данных или порождающих систем, имеющих общее параметрическое множество. Системы, образующие структурированную систему, обычно называются ее элементами. Некоторые переменные у них могут быть общими.

Общие переменные обычно называются связывающими переменными. Они представляют взаимодействия между элементами. Естественно называть эти три типа систем структурированными исходными системами, структурированными системами данных и структурированными порождающими системами. Для некоторых задач удобно также выделить более частные типы структурированных систем, например структурированные представляющие системы или структурированные системы с поведением Для заданной структурированной системы одного из этих типов существует связанная с ней система, определяемая всеми переменными, входящими в ее элементы. Эта система (предполагается, что она того же типа, что и элементы структурированной системы) рассматривается как некая полная система, то есть система, представляющая в виде некоторого целого все входящие переменные. С этой точки зрения элементы любой структурированной системы интерпретируются как подсистемы соответствующей полной системы, а полная система Ч как суперсистема этих элементов. При этом структурированные системы становятся, по существу, представлениями полных систем в виде различных подсистем.

Статус системы как полной системы или подсистемы не является, разумеется, абсолютным. Например, некая система с поведением в одном контексте может рассматриваться как элемент структурированной системы (и, следовательно, как подсистема полной системы с поведением), а в другом Ч может рассматриваться как полная система, подсистемы которой образуют структурированную систему. Любая исходная система, система данных или порождающая система существует как бы в двух лицах. В одном контексте она имеет статус подсистемы, а в другом Ч статус суперсистемы.

Можно, таким образом, говорить не только о том, что часть Ч это амплуа целого (как предлагает Р. Гленвилл), но и о том, что целоеЧэто ампула части. Подобная двойственность дает возможность представить любую полную систему как иерархию структурированных систем, то есть как структурированную систему, элементами которой являются структурированные системы, элементами которой также являются... и так далее вплоть до элементов, состоящих из отдельных переменных.

Зачем нужно представлять полную систему как совокупность ее подсистем Причин несколько. Одна из них связана с наблюдением или измерением. Если в параметры входит время, то часто бывает технически невозможно или, по крайней мере, неразумно одновременно наблюдать (измерять) все переменные, имеющие отношения к цели исследования. В этом случае можно собрать данные только частично, для наибольшего возможного подмножества переменных. В других случаях исследователь вынужден использовать чужие данные, собранные различными организациями или последователями для собственных нужд и покрывающие только часть переменных, необходимых ему для работы.

Другой причиной структурирования систем является сложность, которая в свою очередь, связана, с обозримостью рассматриваемой системы. Одной из характеристик системы является объем памяти компьютера необходимый для хранения системы. Рассмотрим, например, п переменных с k состояниями каждая. При работе с полной системой этих переменных для запоминания ее состояния нужно располагать nkn ячейками памяти, если хранить в ячейке по одному из k состояний. С другой стороны, если использовать структурированную систему, состоящую из всех подсистем с двумя переменными, то для той же цели понадобится только k2n(nЧ 1) ячеек памяти. С ростом значений k и п это число, как показано на рисунке Г.1 для k=10, растет значительно медленнее, чем nkn. Если же Рисунок Г.1 - Зависимость емкости памяти от числа переменных в системе (k=10) структурированная система содержит только некоторые из двух переменных систем, это сравнение будет еще более разительным. Несмотря на то, что при малых п и k структурированные системы могут потребовать большего объема памяти, чем соответствующие полные системы, ясно, что в основном для важных практических случаев, особенно при больших k и n, их требования к памяти существенно ниже.

Другой аспект возможности обработки систем связан с числом систем, которые должны быть рассмотрены в некоторых задачах Для сравнения чисел полных и структурированных систем определенного типа снова рассмотрим п переменных с k состояниями. Кроме того, будем отличать, явn k ляется ли любое состояние системы возможным. Тогда имеется 2 возk -можных полных систем, n(n -1)2 возможных структурированных систем, состоящих только из бинарных (состоящих из двух переменных) k подсистем, и n2 возможных структурированных подсистем, состоящих только из п бинарных подсистем. Несмотря на то, что все эти числа достаточно велики, чтобы можно было бы говорить о полном переборе вариантов даже для небольших п и k, число структурированных систем (в обоих случаях) растет заметно медленнее, чем число возможных полных систем. Например, при nЧ10 и k = 2 структурированных систем, содержащих все бинарные подсистемы, 720, а возможных полных систем 10308 (т. е.

находится за пределом Бремерманна). Таким образом, в общем случае легче осуществлять поиск на множестве всех возможных структурированных систем определенного типа, чем на множестве всех возможных полных систем, хотя и в том, и другом случае часто бывают неизбежны некоторые ограничения.

Имеется много соображений в пользу применения структурированных систем в технике. Некоторые из них связаны с обозримостью процесса проектирования. Основные из этих соображений уже обсуждались. Другие связаны с наличием ограниченного набора подходящих готовых элементов (модулей), с эффективностью реализации, а также с различными вопросами надежности, проверяемости и ремонтопригодности проектируемой системы.

Практические соображения, связанные с обозримостью задачи, эффективностью, ремонтопригодностью и тому подобное, не единственные соображения, по которым желательно использовать структурированные системы. В исследовании систем структурированные системы имеют более фундаментальное значение. Соответствующим образом обоснованная структурированная система дает исследователям сведения, не содержащиеся, по крайней мере явно, в соответствующей полной системе. Эти дополнительные сведения могут помочь ответить на определенные вопросы, возникающие в процессе исследования, помочь лучше разобраться в задаче.

Со структурированными системами связана одна из самых спорных философских проблем Ч проблема взаимоотношения между целым и частями. Эта проблема рассматривается не только в древнегреческой философии, но и в значительно более древней китайской философии, в частности в книге И Цзин и более поздних работах. Это хорошо описывается в статье А. Бама /31/.

Нет проблемы более важной для понимания природы существования, знания, ценностей или логики, чем проблема природы целого и его частей и их взаимоотношений.

Совершенно ясно, когда мы говорим часть, то имеем в виду часть целого, а под лцелым подразумеваем лцелое, состоящее из частей. В этом смысле нет частей, не являющихся частями целого, и нет целого, не состоящего из частей. Целое и части взаимосвязаны; каждое понятие зависит от того, что представляет собой другое и в то же время одно не есть другое. Часть целого не есть Целое, а целое, состоящее из частей не является ни одной из своих частей.

Однако проблемы в понимании того, как соотносятся друг с другом целое и части, приводят к появлению теорий, по-видимому, отрицающих или, по крайней мере, модифицирующих первоначально ясные понятия. Некоторые трудности возникают также из-за того, что существуют разные типы целого и разные отношения часть-целое.

Гоген и Варела предлагают четыре альтернативных критерия оценки целостности системы /127/:

Интересно посмотреть, как можно оценить степень целостности системы. Всегда, разумеется, можно нечто выделить и назвать системой, но это нечто не всегда окажется тождественным понятием лцельная система, лестественное единство, связанный объект или понятие. Что же делает одни системы более связными, более естественными, более лцельными, чем другие... Согласно одному подходу, полнота Ч это способность к соответствующему отображению существенных новых свойств... С другой точки зрения полнота измеряется степенью сложности сокращения системы... Третий подход состоит в том, что система считается настолько полной, насколько ее части взаимосвязаны, т. е. насколько трудно найти относительно независимые подсистемы...

Согласно четвертому подходу система тем полнее, чем она сложнее, т. е. чем труднее свести ее к описаниям взаимосвязей компонентов более низкого уровня.

Философская контроверза часть-целое нашла свое отражение в противопоставлении двух научных методологий Ч редукционизма и холизма (от греческого holos, что значит целый). Редукционизм опирается на следующий тезис: свойства целого объяснимы через свойства составляющих его элементов. Холизм же отрицает этот тезис и утверждает, что нельзя без потерь анализировать целое с точки зрения его частей. Это утверждение часто формулируется в виде известного высказывания лцелое больше суммы составляющих его частей, настоящий автор которого, вероятно, останется неизвестным.

В схеме УРСЗ дихотомия целого и частей выражается двойственной ролью исходных систем, систем данных и порождающих систем, являющихся одновременно и суперсистемами и подсистемами. Различные вопросы, связанные с взаимоотношением целого и частей, которые часто бывают окружены некой таинственностью, могут быть на самом деле четко сформулированы в виде системных задач и изучаться соответствующим образом. При этом две методологические доктрины оказываются взаимодополняющими, что хорошо сформулировано в работе /127/:

В большинстве исследований холизм и редукционизм занимают полярные позиции.

Это, вероятно, является следствием исторически сложившегося размежевания между эмпирическими науками, по большей части редукциональными и аналитическими, и европейскими школами философии и общественных наук, пытающимися нащупать динамику общностей.

Обе эти позиции вполне допустимы на определенном уровне описания и, по существу, дополняют друг друга. С одной стороны, можно спуститься на более низкий уровень и изучать свойства компонентов, не принимая во внимание их системные взаимосвязи. С другой стороны, можно, не обращая внимания на структуру компонентов, исследовать их поведение только с точки зрения их вклада в поведение большей единицы. Оба направления анализа всегда, вероятно, явно или неявно существуют, поскольку для наблюдателя оба эти уровня описаний взаимосвязаны. Невозможно представить себе компоненты, если нет системы, из которой они абстрагированы, и нет целого без составляющих его частей...

Эти уровни описания по большей части не представляются явно как взаимодополняющие в основном из-за того, что в большинстве областей современной науки существует различие между описываемой методологией и практикой. Позиция редукционалиста достаточно сильна, однако анализ системы не может быть начат без знания степени связности исследуемой системы; аналитик интуитивно должен представлять себе, что он имеет дело с целостным явлением. Несмотря на то, что официально наука стоит на позиции редукционализма, на практике используются оба подхода. Нельзя быть чистым холистом или редукционалистом: эти точки зрения на системы являются взаимодополняющими... Редукционализм занимается более низким уровнем, а холизм Ч более высоким. В любом достаточно полном описании они переплетены, и каждый подход имеет свои достоинства и недостатки.

Более коротко и образно мысль о том, что в зависимости от цели исследования систем нужно быть готовым работать как с целым, так и с частями, выражена в работе /300/:

Я за тонкое балансирование между частями и целым. Нельзя находиться ни в одной из крайностей. Это балансирование должно продолжаться бесконечно.

Со структурированными системами связаны некоторые наиболее важные типы системных задач. Это типы задач, имеющие в основном операционные формулировки на языке УРСЗ, и связанные с вопросами взаимоотношений между целым и частями. Некоторые из них относятся к исследованию, а некоторые к проектированию систем: одни возникли из практики, другие имеют теоретическое значение или затрагивают определенные философские вопросы. В этой главе определяются структурированные системы различных типов и рассматриваются некоторые связанные с ними ключевые задачи.

Pages:     | 1 |   ...   | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 |   ...   | 41 |    Книги по разным темам