На головну

Декомпозиція та агрегування | Внутрішня системність пізнавальних процесів | ГЛАВА 2. СИСТЕМА | Основні системні поняття | Класифікація систем | динамічні системи | Зворотні зв'язку | динамічна складність | складні системи | Непередбачуваність складних систем |

Шляхи та проблеми дослідження складних динамічних систем

  1. CAD-системи
  2. D.3. Системи економетричних рівнянь
  3. Google_protectAndRun ( "render_ads.js :: google_render_ad", google_handleError, google_render_ad); Житлові будинки з каркасними безрігельной системами
  4. Grid-системи
  5. HLA - система; класи антигенів, біологічні функції, практичне значення HLA-типування.
  6. I'a-чштіе школи і становлення шкільної системи
  7. I. ОСНОВИ ДОСЛІДЖЕННЯ мікросередовища

Можливості дослідження складних систем, подібних державі, регіону, місту обмежені тим, що кожна зв'язок, які можна виділити для дослідження, може перебувати під впливом найрізноманітніших системних компонентів. Деякі з них - особливості елементів навколишнього середовища, які ускладнюють можливості керованого експерименту, не дозволяють вивчати слідства впливів і спотворюють результати впливу зворотних зв'язків. Інші - наслідок сформованих стереотипів і навичок. Далі - фундаментальні межі людського пізнання, особливо здібностей людини робити правильні висновки щодо динаміки складних нелінійних систем.

Проте, практика показує, що на певних відрізках часу можливе ефективне управління складними системами, а, отже, моделювання і прогнозування. Покажемо, як це можливо. Отже, складні системи «поводяться» дискретно. Їм притаманні деякі квазістаціонарних стану, коли їх реакції на зміни навколишнього середовища прості, одноманітні. Таким чином, поведінка складної системи, що знаходиться в квазістаціонарному стані, можна описати дуже простими системами звичайних диференціальних рівнянь. Прогнозувати поведінку системи, що знаходиться в квазістаціонарному стані, порівняно просто. Головним в прогнозуванні складного об'єкта, якщо прийняти концепцію його дискретного поведінки, є прогнозування зміни станів в результаті криз, катастроф і катаклізмів.

Поведінка складної системи можна порівняти з рухом непружного кульки, скачується по сходах з дуже широкими і низькими ступенями:

- По-перше, в стані спокою (якщо рух припиняється) кулька може перебувати тільки на одній зі сходинок, але не між ними;

- По-друге, якщо рух відбувається, кулька, як би швидко він не котився, рухається в межах ступенів набагато більш тривалий час, ніж перескакуючи з рівня на рівень;

- По-третє, з одного ступеня кулька може перекотитися тільки на сусідню щабель;

Цікаво, що подібна детермінованість еволюції системи, неможливість без зламу системи пройти по якоїсь довільної траєкторії розвитку, є основою деяких положень східної філософії. Наприклад, центральний принцип даосизму «у - вей» говорить, що «все може бути зроблено за допомогою недіяння». Говорячи системним мовою, знаючи загальну спрямованість еволюції системи, можна стверджувати, що вона сама пройде в свій час через строго певні стани, і навіть найпотужніші впливу не зможуть змінити такий характер її еволюції. Іншими словами, якщо не ставити задачу ввести систему в якесь неприродне стан, то через всі свої природно обумовлені стану вона пройде сама. Це не означає, що в природі можна спостерігати тільки така поведінка складних систем. При постійному однонаправленому зміні зовнішніх умов система може не затримуватися довго навіть на «щаблях» окремих станів, а «проскакувати» їх (але саме їх, а не якісь довільні стану) підлаштовуючись до безперервно мінливому середовищі. Такий режим зовнішніх впливів не змінює загальний характер еволюції системи, він може тільки прискорити її темп. Видимий часто «затримка» системи в певних станах сприймається зовнішнім спостерігачем як неможливість, неефективність впливу на системи певними методами. Прикладом такого становища в економіці є насиченість виробництва виробничими фондами (трудовими та іншими ресурсами і т. П.). Це відбувається тоді, коли економічна система увійшла в певний стан. Зробити систему вразливою до додаткових вливань ресурсів можна тільки шляхом структурної перебудови виробництва. Після періоду структурного оновлення виробництво зазвичай стає еластичним по відношенню до додаткових капіталовкладень.

Мінімальний відрізок часу, протягом якого відбувається (або може статися) зміна станів системи, називається характерним часом розвитку системи. Вимірювати інтегральні показники стану на часових відрізках, менших характерного часу, некоректно. Дійсно, як можна, наприклад, оточити родючість грунту, якщо воно характеризується через продукцію рослинності, яка формується за рік? Або як оцінити прибуток від будівництва будь-якого об'єкта, за час, коли будівництво не може бути завершено? Ці приклади показують, що інтегральні показники стану системи не можуть бути такими собі «миттєвими» і «точковими» параметрами. Вони є якісь узагальнені характеристики всієї системи, осредненние на деякому просторі і на деякому часовому інтервалі. Саме це властивість інтегральних показників дозволяє говорити про гомеостазі систем.

Існуючий в реальності гомеокінез, коливання окремих показників, представляється для зовнішнього спостерігача гомеостазом, коли будучи усередненими на деякому часовому інтервалі, рівному характерному часу розвитку системи, ці усереднені показники в квазістаціонарному стані залишаються майже незмінними. Тільки з урахуванням цього трактування інтегральних показників і специфіки спостереження за складними системами, що передбачає якесь «квантування» часу спостереження на відрізки, близькі характерним часів, можна говорити про стрибкоподібної зміни станів складних систем.

У 1 главі показано, що системний підхід передбачає при вивченні об'єкта рівні розгляду - сам об'єкт, структуру взаємозв'язків його підсистем і його місце в системі більш високого рівня. Остання вимога передбачає розглядати сам об'єкт як компонент системи. Це означає - розглядати серед всіх можливих його властивостей лише ті, які важливі для забезпечення цілісності та функціонування надсистеми. Ці властивості називаються «системоутворюючі чинники»Даного об'єкта, чисельні оцінки значень яких є інтегральними показниками, Що характеризують об'єкт. Найчастіше оцінити зазначені фактори кількісно - складне завдання, тому що розглянуті властивості не завжди доступні безпосередньому виміру.

З наведених вище особливостей складних систем важливо відзначити наступні:

1. Складним системам властиво стрибкоподібно змінювати свою поведінку, переходячи з одного квазістаціонарного стану в інше.

2. Для характеристики складної системи досить оцінити якусь групу її властивостей, званих системоутворюючими факторами. Ці кількісні оцінки є інтегральними показниками основних, найбільш важливих властивостей системи. Отже, вони характеризують стан системи.

3. Зміна стану системи відбувається закономірно. Новий стан залежить від її поточного стану і від прикладених до системи зовнішніх впливів.

Такий підхід виявляється еквівалентним формалізації процесу оцінки і прогнозування поведінки складного об'єкта, який застосовується експертами в різних предметних областях. В цьому випадку абстрактне поняття «стан» відповідає поняттю «класу» в предметної області. Прикладом реалізації абстрактного поняття «стану» є діагноз у медицині. Якщо здоров'я є один зі станів, то захворювання є інші стани. При цьому вони досить чітко виділені за критеріями. Людина хвора не взагалі, а хворий конкретним захворюванням або здоровий. Дуже багато класифікацій в природничих науках і більшість класифікацій в науках про Землю є класифікація станів. Еволюція системи в часі представляється в цьому випадку переходом з одного стану в інший. Така схема формального представлення складних об'єктів реалізується в експертних системах, де поведінка об'єкта представляється як якась траєкторія «в просторі станів».

В даному розділі не розглядаються проблеми моделювання складних систем (це буде зроблено в 3 розділі). Однак зі сказаного можна зробити висновок, що ідеальним формалізованим поданням для складної системи є якась модель, яка спирається на вивчення реальної структури системи і імітує в загальних рисах реальні процеси масо, енерго- та інформаційного обміну між компонентами системи. Однак ця модель повинна бути досить компактною, не претендувати на розкладання системи на елементи «до останнього цвяха». І головне, ця модель повинна адекватно передавати ефекти зміни станів системою. Іншими словами, при імітації режиму поведінки системи при зміні станів результати моделювання та результати роботи експертної системи, яка описує даний об'єкт, повинні бути ідентичними. У наступному розділі буде показано, що використання системних властивостей об'єкта дозволяє вирішувати проблеми моделювання та прогнозування його поведінки навіть при нестачі інформації про механізми функціонування даного об'єкта.

Таким чином, уявлення специфіки об'єкта як складної системи, що, перш за все, виражається в розумінні його поведінки як зміни деяких станів, дає можливість не тільки пояснювати його еволюцію, а й передбачати його реакції на ті чи інші дії. Це є, в свою чергу, основною передумовою для можливості управління тим чи іншим об'єктом.


Щоб життя суть осягнути

І описати точь-в-точь,

Він, тіло розчленував,

душу вигнавши геть,

Дивиться на частини. Але ...

Духовна їх зв'язок

Зникла, безповоротно понеслася!

Г. Гете

 



Особливості поведінки складних систем | ГЛАВА 3. МОДЕЛЮВАННЯ СИСТЕМ
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати