ІСТОРИЧНИЙ НАРИС СТАНОВЛЕННЯ ТЕОРІЇ СИСТЕМ I СИСТЕМНОГО

АНАЛІЗУ  XX століття, особливо друга й третя його чверті, докорінно змі-нило буття людства. Практично на очах одного покоління в життя увійшли радіо, телебачення, звукове кіно, атомна енергія, літаки, які встигають за часом, космічні польоти, електронні обчислювальні ма-шини, генна інженерія. А потім з'явилася можливість зв'язатися з будь-яким куточком планети, знайти необхідну інформацію в найбі льших бібліотеках світу за допомогою Інтернету. Усіх відкриттів, на-виъ якщо був їх свідком, і не перелічиш

Пов'язане з цим збільшення масштабів і складності суспільного виробництва, необхідність економп pecypciB і охорони навколишньо-го середовища, різке поширення комунікацій у масштабах планети, розвиток транспорту й підвищення мобільності людей висувають нові складні завдання з координації зумовлених цим процесів, ефективно-го управління ними. Це потребувало розробки нових наукових підхо-дів. Тому з'явилися такі науки, як теорія організації, кібернетика, сис-темотехніка, дослідження операцій, системний аналіз. Усіх їх об'єднує системність, системний підхід, системне мислення. Техніч-ною базою для розвитку цих наук стало різке, особливо наприкін XX століття, зростання можливостей обчислювальної техніки

Питання. Чому сучасне суспільне виробництво потребує необ-хідності використання системного підходу до аналізу процесів, об'єктів, проблем? Не викликає жодного сумніву висновок про те, що системність є загальною властивістю всього сущого, усієї матерії, оскільки різні п форми, об'єкти обов'язково взаємодіють, не можуть існувати ізольо-вано. Будь-який поділ, котрий ми використовуємо в науці й практич¬ному житті, завжди є умовним. Хіба можна роз'єднати, наприклад, фізику й математику або науку й техніку? Реальні явища завжди є си-стемними. Не випадково "точками зростання" і в науці, і в техні вважають "стики". Із розвитком суспільства, техніки, інформаційних технологій освіта все більше наближується до так званої "універси-тетської", яка передбачає широку гуманітарну та загальнонаукову підготовку (на відміну вщ "шститутськог" освіти, що має на меті на-вчання певним технологіям)

Завдання. Наведіть приклади умовного розподілу пов'язаних М1Ж собою явищ, об'єктів або процесів

У найрізноманітніших галузях знання ми стикаємося з поняттям системи. Можна назвати багато різних систем: біологічні, бюрократи-чні, відліку, екологічні, економічні, зв'язку, знакові, інформаційні, кровоносні, мір, моделей, наведення, обробки даних, обчислювальні, одиниць вимірювання, опалювальні, планетні, поглядів і переконань, показників, політичні, правові, рівнянь, Сонячна, соціальні, управлін-ня, фізичні, фінансові, хімічні та безліч інших. Розвиток науки спри- чинив виникнення таких понять як "великі системи", "складні систе¬ми", "ієрархічні системи". Їх вивчення пов'язане з необхідністю роз-робки загальних понять, категорій і методів дослідження

Завдання. Наведіть приклади відомих Вам систем

Результатом теоретичних досліджень різноманітних систем ста¬ло виникнення нових наукових напрямів — кібернетики, теорії управ-ління, системології, загальної теорії систем, теори irop, теорії катаст¬роф, синергетики тощо. Вони спочатку виникали й розвивалися в ме¬жах окремих наук. Потім виділилися системотехніка, дослідження операцій, політологія, футурологія й інші науки, що розвивали систе-мні уявлення в межах окремих галузей - технічних, економічних, су-спільних. Згодом було усвідомлено необхідність та можливість роз-робки загальних методів дослідження систем різного типу. Це при-звело до виникнення самостійної наукової дисципліни, яка одержала назву "системний аналіз". Згідно з М.М. Моісеєвим, системний аналіз - це дисципліна, що розвиває методи проектування складних техніч-них, народногосподарських (економічних, соціальних), екологічних систем, організаційних структур тощо

Поняття системи з'явилося дуже давно. Ще в період античності виникли основні ідеї цілісності світу й окремих його частин, їх розви-тку, структури, взаємодії та зв'язку між елементами. Відомі численні спроби вчених Давньої Греції (Анаксимандр, Аристарх, Аристотель, Демокрит, Піфагор, Платон, Фалес та інші) створити єдину систему світобудови. Результати систематизації знань у ряді конкретних наук, отримані давньогрецькими вченими, відіграли велику роль у розвитку науки, а в окремих випадках зберігають своє значення дотепер. Серед них — геометрія Евкліда, праці Аристотеля з різних галузей науки (фі-зика, біологія, логіка й інше), атомізм Демокрита й Епікура тощо. Ме-дичною школою Гіппократа було створено вчення про цілісність людського організму, систему спостереження й вивчення хворих. Платоном і Аристотелем запропоновано перші теорії державного уст¬рою. У період розквіту Римської імперії Гіппархом та Птолемеєм бу¬ло розроблено, можливо, першу серйозну математичну модель склад-ної системи. Вони розробили математичну теорію, що описує рух Со-нця й відомих на той час планет по небозводу, що спостерігається. Книга Птолемея, відома нам в арабському перекладі як "Альмагест", в оригіналі мала заголовок "Математична система". У Давньому Римі сформувалася також система правових норм - так зване "римське право"

Велике значення для формування системних уявлень і підходів у різних галузях знання відіграв перехід найбільш розвинутих країн давнього світу від язичества до монотеїстичних релігій — християнст-ва, мусульманства, іудаїзму, буддизму, конфуціанства

З-поміж середньовічних доробок системних уявлень можна на-звати геліоцентричну систему М. Коперніка — Т. Браге — Й. Кеплера, дослідження будови й функціонування органів людського тіла А. Везалієм, опис системи кровообігу й серцевої діяльності у тварин, а також дослідження ембріонального розвитку птахів і ссавців У. Гарвеєм

Питання. Чи можете Ви навести інші приклади систем, що створювалися в давні часи? Провісниками нового етапу розвитку системних уявлень стали відкриття й дослідження клітинної будови живих організмів Р. Гуком (1665), розвиток ідеї біологічної еволюції Г.В. Лейбніцем, Ж. Бюффоном, М.В. Ломоносовим, К.Ф. Вольфом, Е. Жоффруа Сент-Ілером, Ж.-Б. Ламарком та іншими вченими кінця XVII — початку XIX століття. І. Кант (1755) розробив першу наукову теорію утворення й розвитку Сонячної системи

Важливим етапом формування системного підходу стала побу-дова А.М. Ампером класифікації наук (1834 - 1843). Він виділив спе-ціальну науку про управління державою й назвав п к1бернетикою

При цьому Ампер розглядав управління державою як приклад управ-ління складною системою взагалі. Його ідеї розвинув Б. Трентовський (1843), який звернув увагу на системний характер великих і малих со-ціальних груп, обговорював проблему ефективності управління, не-обхідність виділення цілей і алгоритмізації управлінської діяльності

У XIX столггп юбернетика як наука про управління складними системами не набула подальшого розвитку. Однак у цей період відбу-валося поступове накопичення й узагальнення знань про конкретні природні, технічні й суспільні системи. Велике значення для станов¬лення загальносистемних уявлень мали такі досягнення: теорія еволюції Ч. Дарвіна (1842-1853), що дала змогу вияви-

ти закономірності видоутворення в живій природі, увела поняття ада-

птації й конкуренції, започаткувала розгляд процесів розгалуження

при розвитку складних систем; розвиток фізики, і, у першу чергу, термодинаміки, що сформу-

лювала поняття відкритих і замкнених систем, проаналізувала роль

внутрішніх і зовнішніх факторів у розвитку фізичних систем, увела

поняття рівноваги складних систем, розробила методи його вивчення.

Були сформульовані в загальній формі основні закони збереження

(енергії, імпульсу, моменту імпульсу, маси, заряду), а також принцип

Ле-Шателье, що встановлює напрям зміни стану системи при зовніш-

ньому впливі; Д.І. Менделєєв (1869) створив періодичну систему хімічних

елементів, яка стала підґрунтям для їх подальшого вивчення і класи-

фікації; Є.С. Федоров довів (1891), що все різноманіття кристалічних

речовин у природі може бути зведене лише до 230 різних типів крис-

талічних решіток. Надалі він узагальнив цей висновок і показав, що

різні природні, технічні, суспільні й інші системи реалізуються з не¬

великої кількості вихідних форм. Він установив також, що головним

засобом підвищення життездатноси р1зних систем є їх здатність до

пристосування (життєва рухливість)

Наступний важливий етап у розвитку теорії систем пов'язаний з ім'ям О.О. Богданова (Маліновського). Він дослідив (1911-1925) зага-льні закономірності орган1заци р1зних систем, співвідношення стійко-сті й мінливості, значення зворотних зв'язків, співвідношення цілей різних рівнів організації, особливості відкритих систем. О.О. Богданов розглянув також проблему виникнення криз, що ви-  кликають структурні перебудови систем, і підкреслив роль моделю-вання й математики як потенційних методів дослідження систем різ-ного типу. Його ідеї одержали подальший розвиток у працях радянсь-ких дослідників І.І. Шмальгаузена, П.К. Анохіна, В.М. Беклемішева й Істотними для становлення системології були також розвиток математичної теорії стійкості розв′язків диференціальних рівнянь, формулювання основних положень квантової механіки й генетики, становлення нових розділів фізики, зокрема атомної, статистичної, хімічної, біофізики, фізики твердого тіла, астрофізики, фізики океану та атмосфери. Сформульовані Н. Бором та В. Гейзенбергом у кванто-вій механіці принципи додатковості та невизначеності мають, як було показано пізніше, більш загальне значення й можуть бути застосова-ними до систем різної природи. Зокрема, із принципу додатковості випливає неможливість одержати повну інформацію про систему в рамках якогось одного підходу, одного набору понять і параметрів. Для отримання найбільш повної інформації необхідно використову-вати різні підходи, які доповнюють один одного. Принцип невизначе-ності стверджує, що деякі характеристики складної системи немож-ливо одночасно точно кількісно оцінити

Велике значення для загальної теорії систем мали результати досліджень В.І. Вернадського й інших учених, котрі показали, що су-часні земна кора й атмосфера є продуктом життєдіяльності тварин і рослин, що вони змінюються з часом і мають власну історію. Важли-ву роль відіграли також концепція ноосфери В.І. Вернадського, теорія біоценозів, економ1чш ще!" Дж. Кейнса, теорія еволюції Всесвіту, тео-ретичні розробки, пов'язаш 3i створенням складних технічних систем - електростанцій, літаків, засобів зв'язку, електронних обчислюваль-них машин тощо

Етапною подією в розвитку системних уявлень стала публікація книги Н. Вінера "Кібернетика" (1948). Спочатку він визначив кібер-нетику як науку про управління та зв'язок у тваринах і машинах. Од-нак незабаром він показав, що з позицій кібернетики можливий також аналіз процесів, яю вщбуваються у суспільстві. Сучасне місце кібер-нетики в системі наукових знань можна зрозуміти з таких визначень: - кібернетика - це наука про оптимальне управління складними динамічними системами (А.І. Берг);  - кібернетика - це наука про системи, що сприймають, зберіга-ють, використовують і переробляють інформацію (А.М. Колмогоров)

Кібернетичні методи так само, як методи теорії систем, систем¬ного аналізу й математичного моделювання, можуть застосовуватися для дослідження об'єктів, традиційно закріплених за іншими науками. Це слід розглядати не як втручання неспеціалістів, а як новий погляд на них, який доповнює результати, що можуть бути отримані при тра-диційному підході до їх вивчення. При цьому відбувається взаємне збагачення наук. З одного боку, кібернетика, системний аналіз і мате-матичне моделювання одержують можливість розвивати свої концеп-ції та методи. З іншого — отримувані результати дають змогу проясни-ти багато проблем конкретних наук і сформулювати нові проблеми й завдання

3 кібернетикою пов'язані такі досягнення, як типологізація мо¬делей систем, виявлення особливої ролі зворотних зв'язків у системах, формулювання й застосування принципу оптимальності в управлінні ними та їх синтезі, усвідомлення інформації як загальної властивості систем і розробка методів п кшьюсного опису, розвиток методології математичного моделювання й математичного експерименту за допо-могою ЕОМ

Паралельно з кібернетикою розвивалася загальна теорія систем. Ідея її створення належить австрійському біологу Л. фон Берталанфі (1950). Один із можливих шляхів и реал1зацп вш бачив у пошуку структурної подібності законів, установлених у різних конкретних науках. Найважливішими досягненнями Л. фон Берталанфі були уза-гальнення поняття відкритої системи й усвідомлення значення обміну речовиною, енергією й інформацією між системою та навколишнім середовищем для її розвитку. У відкритій системі встановлюється ди-намічна рівновага, що може викликати її ускладнення, яке супрово-джується зменшенням ентропії. Другий закон термодинаміки в цьому разі не працює, оскільки він формулюється тільки для замкнених сис¬тем. Функціонування відкритих систем є не просто їх відгуком на зо-внішній вплив, а й збереженням у них старої чи встановленням нової рухливої внутрішньої рівноваги

У другій половині XX століття серйозні досягнення в розвитку теорії систем були пов'язат 3i становленням синергетики, теорії ката¬строф і термодинаміки нерівноважних процесів. Зокрема, бельгійсь-ким фізиком І. Пригожиним та його школою було розкрито основні  механізми самоорганізації складних систем. Ними обґрунтовано та-кож ієрархічність рівнів організації нерівноважних систем, незвід-ність одна до одної закономірностей різних рівнів організації, наяв-ність на кожному рівні як детермінованих, так і недетермінованих процесів. І. Пригожин показав, що матерія не є пасивною субстанці-єю. Рано чи пізно в результаті взаємодії з навколишнім середовищем будь-яка система опиняється в нестійкому нерівноважному стані, ви-хід з якого супроводжується спонтанною активністю системи, що призводить до й внутр1шньо1 перебудови. У такі моменти принципово неможливо визначити, у якому напрямі та як саме зміниться структу¬ра системи

Питання. Чи склалося у Вас уявлення про різницю між кіберне-тикою, теорією систем і системним аналізом? Якщо говорити про першу половину ХХ століття, то можна на-звати одиничні (а не масові) приклади використання елементів мето¬дології системного підходу до розв'язання деяких значних економіч-них, соціальних та політичних завдань, наприклад, план ГОЕЛРО. При цьому їх застосовували ніби навмання або наосліп, тому що нова наукова дисципліна, яка оформилася у вигляді методології системно¬го аналізу, з'явилася значно пізніше

Виключно як робочий інструмент розв'язання комплексних проблем з урахуванням подальшої їх перспективи системний аналіз було розроблено кількома науковими закладами США на початку 60-х років XX століття за завданням військових відомств. У колишньому СРСР методологію системного аналізу стали застосовувати фактично відразу ж після п зародження. При Президії АН СРСР уже наприкінці 60-х років було створено Комітет системного аналізу, що об'єднував і координував роботи з його розвитку й використання, вийшли перші наукові монографії, в яких досліджувалися проблеми застосування системного аналізу в різних галузях

Системний аналіз як науковий метод та інструмент пізнання мо-же бути використаний не тільки для вивчення глобальних проблем, що стоять перед світом (екологічних, демографічних, продовольчих, транспортних, енергетичних та інших), а й при вирішенні багатьох менш масштабних проблем у рамках однієї країни, регіону, галузі, промислового об'єднання й навіть окремого підприємства

10  Системний аналіз є важливим і для набуття навичок та вмінь виявляти й аналізувати складні життєво важливі проблеми, переважно організаційного характеру, з багатьма із яких фахівець неодмінно зі-ткнеться на реальних об'єктах управління

Питання. Чи можете Ви навести приклади використання систе¬много аналізу при вирішенні проблем? 11