Система

Система — это совокупность элементов произвольной природы, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует определённую целостность. Энергия связей между элементами системы превышает энергию их связей с элементами других систем, тем самым формируя систему в качестве целостного образования. Категория системы задаёт онтологическое ядро системного подхода (см. Системный подход). Формы объективации этой категории в разных вариантах подхода различны и определяются используемыми теоретико-методологическими представлениями и средствами.

Понятие системы

Исключительное многообразие представлений о системе в человеческом познании порождает стремление редуцирования характеристик системы к некоторому минимуму. При всём разнообразии истолкований, понимание системы в самом общем плане традиционно включает в себя представление о единстве и целостности взаимосвязанных между собой её элементов, то есть предполагает рассмотрение системы как объекта, прежде всего, с точки зрения целого. Семантическое поле такого понимания включает термины «элемент», «целое», «единство», «связь», «взаимодействие», а также «структура» — схема связей между элементами системы (см. Структура). Структура системы предполагает упорядоченность, организацию, устройство, обусловленные характером взаимоотношений между элементами и её взаимоотношением со внешней средой, в которых проявляются два противоположных свойства системы: ограниченность (внешнее свойство системы) и целостность (внутреннее свойство системы).

Понятие системы имеет чрезвычайно широкую область применения (практически каждый объект может быть рассмотрен как система), поэтому достаточно полное понимание категории системы предполагает построение семейства соответствующих определений — как содержательных, так и формальных. Лишь в рамках такого семейства определений удаётся выразить основные признаки систем и соответствующие им системные принципы:

1. Целостность — определённая независимость системы от внешней среды и от других систем; определённая зависимость каждого элемента, свойства и отношения системы от его места, функций и так далее внутри целого.
2. Связность — наличие связей и отношений, которые позволяют посредством переходов по ним от элемента к элементу соединить два любых элемента системы;
3. Структурность — возможность описания системы через установление её структуры, то есть схему связей и отношений; обусловленность поведения системы не столько поведением её отдельных элементов, сколько свойствами её структуры.
4. Иерархичность — каждый компонент системы, в свою очередь, может рассматриваться как система, а исследуемая в таком случае система представляет собой один из компонентов более широкой системы.
5. Функция — наличие целей (возможностей), при этом не являющихся простой суммой целей (возможностей) элементов, входящих в систему; принципиальная несводимость (степень несводимости) свойств системы к сумме свойств её элементов называется эмерджентностью.
6. Множественность описания каждой системы — в силу принципиальной сложности каждой системы её адекватное познание требует построения множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь определённый аспект системы.

Соответственно указанному подходу, общую схему компонентов системы можно представить следующим образом:

1. Элемент системы. Неделимая часть системы, характеризующаяся конкретными свойствами, определяющими её в данной системе однозначно. Множество составляющих единство элементов, их связей и взаимодействий между собой и между ними и внешней средой, образуют присущую системе целостность, качественную определённость и целенаправленность (целеустремлённость). Число различных элементов и их взаимосвязей, которые включает в себя система, определяют её сложность.
2. Связи системы. Совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы: односторонних; двусторонних, многосторонних. Связи определяют важный для системы порядок обмена между элементами веществом, энергией, информацией. Простейшими связями являются последовательное и параллельное соединения элементов и положительная и отрицательная обратные связи. В сложных системах особое значение имеют информационные связи, однако не менее важны и энергетические и материальные связи. Сложная совокупность связей в подобных системах образует такое свойство как иерархичность, которая присуща не только строению, морфологии системы, но и её поведению: отдельные уровни системы обусловливают определённые аспекты её поведения, а целостное функционирование оказывается результатом взаимодействия всех её сторон и уровней.
3. Структура системы. Упорядоченность отношений, связывающих элементы системы, определяет структуру системы как множество элементов, функционирующих в соответствии с установившимися между элементами системы связями. Структуру можно представить как схему — статическую модель системы, которая характеризует только строение системы, не учитывая множества свойств и состояний её элементов. Как правило, при введении понятие структуры систему отображают путём разделения на подсистемы, компоненты, элементы с взаимосвязями, которые могут носить различный характер. Одна и та же система может быть представлена разными структурами в зависимости от стадии познания объектов или процессов, от аспекта их рассмотрения, цели создания и так далее. При этом, по мере развития исследований или в ходе проектирования структура системы может изменяться. Структуры могут быть представлены в матричной форме, в форме теоретико-множественных описаний, с помощью языка топологии, алгебры и других средств моделирования систем. Наиболее распространены следующие классы структур:
   1. Сетевая структура представляет собой декомпозицию системы во времени. Такие структуры могут отображать порядок действия технической системы (например, телефонная сеть, электрическая сеть и тому подобные), этапы деятельности человека (например, при производстве продукции — сетевой график, при проектировании — сетевая модель, при планировании — сетевой план и тому подобные).
   2. Иерархическая структура представляет собой декомпозицию системы в пространстве. Все компоненты и связи существуют в этих структурах одновременно (не разнесены во времени). Такие структуры могут иметь большее число уровней декомпозиции (структуризации). Структуры, в которых каждый элемент нижележащего уровня подчинён одному узлу вышестоящего (и это справедливо для всех уровней иерархии), называют древовидными структурами, или иерархическими структурами с «сильными» связями. Структуры, в которых элемент нижележащего уровня может быть подчинён двум и более узлам вышестоящего, называют иерархическими структурами со «слабыми» связями.
   3. Матричная структура представляет собой иерархическую структуру со «слабыми» связями, которая базируется на принципе множественной иерархии. Отношения, имеющие вид «слабых» связей между двумя уровнями, построены по функциональному принципу и подобны отношениям в матрице, образованной из составляющих этих двух уровней.
   4. Многоуровневая иерархическая структура представляет собой иерархическую структуру с «сильными» и «слабыми» связями, которая базируется на принципе множественной иерархии. Так, в теории систем М. Месаровича предложены особые классы иерархических структур, отличающиеся различными принципами взаимоотношений элементов в пределах уровня и различным правом вмешательства вышестоящего уровня в организацию взаимоотношений между элементами нижележащего, для названия которых он предложил следующие термины: «страты», «слои», «эшелоны».
   5. Смешанная иерархическая структура представляет собой структуру с вертикальными и горизонтальными связями.
   6. Структура с произвольными связями может иметь любую форму, объединять принципы разных видов структур и нарушать их.
4. Взаимодействие системы. Процесс взаимного влияния элементов, системы и внешней среды друг на друга, а также совокупность взаимосвязей и взаимоотношений между их свойствами, когда они приобретают характер взаимодействия.
5. Внешняя среда системы. Всё, что не входит в систему, объединяется понятием «внешняя среда». В сущности, выявление системы есть разделение по определённым основаниям некоторой области материального или абстрактного мира на две части, одна из которых рассматривается как система, а другая — как внешняя среда. Это подразумевает, что внешняя среда представляет собой множество существующих в пространстве и во времени объектов и других систем, которые, как предполагается, действуют на систему тем или иным образом. При этом, между системой и внешней средой существует определённая взаимозависимость — система формирует и проявляет свои свойства в процессе взаимодействия со средой, будучи активным компонентом этого взаимодействия.

Свойства системы

Среди множества свойств, присущих системам, выделяются наиболее важные, характеризующие их функционирование:

1. Состояние системы. Набор значений основных параметров системы, определяющий характер её функционирования на определённом временном интервале. Состояние системы можно представить как совокупность состояний её n элементов и связей между ними (двусторонних связей не может быть более чем n(n — 1) в системе с n элементами). Задание конкретной системы сводится к заданию её состояний на всём протяжении её жизненного цикла. Реальная система не может находиться в любом состоянии, так как всегда есть известные ограничения — некоторые внутренние и внешние факторы. Возможные состояния реальной системы образуют в пространстве её состояний некоторое множество допустимых состояний системы. Определяют состояние системы (в случае систем материальной природы) либо через входные воздействия и выходные сигналы (результаты), либо через макропараметры, макросвойства системы.
2. Поведение системы. Если система способна переходить из одного состояния в другое (например, s1 → s2 → s3 → …), то подразумевается, что она обладает поведением. Этим понятием пользуются, когда неизвестны закономерности или правила перехода системы из одного состояния в другое. В таких случаях говорят, что система обладает некоторым поведением и выясняют его характер, алгоритм и другие особенности.
3. Равновесие системы. Способность системы в отсутствии внешних возмущающих воздействий (или при постоянных воздействиях) сохранять своё состояние сколь угодно долго (или на протяжении заданного временного интервала) называют состоянием равновесия.
4. Устойчивость системы. Под устойчивостью понимают способность системы возвращаться в состояние равновесия после того, как она была из этого состояния выведена под влиянием внешних (а в системах с активными элементами — внутренних) возмущавших воздействий. Эта способность относительна и обычно присуща системам только тогда, когда отклонения не превышают некоторого предела. Состояние равновесия, в которое система способна возвращаться, называют устойчивым состоянием равновесия. Возврат в это состояние может сопровождаться колебательным процессом. Соответственно, в сложных системах возможны неустойчивые состояния равновесия.
5. Развитие системы. Каждая система в своём развитии проходит ряд основных этапов:
   1. возникновение;
   2. становление;
   3. преобразование.

   Возникновение системы — сложный противоречивый процесс, связанный с понятием «нового». Этот процесс, в свою очередь, можно разделить на два этапа:

   1. скрытый этап — появление новых элементов и новых связей в рамках старого;
   2. явный этап, когда накопившиеся новые факторы приводят к скачку — появлению нового качества.

   Процесс становления системы связан с дальнейшим количественном увеличением качественно тождественных множеств её элементов и с появлением у системы новых качеств.

   Противоречие между качественно тождественными элементами является одним из источников развития системы. Следствие этого противоречия — стремление элементов разойтись в пространстве. С другой стороны, существуют системообразующие факторы, которые не дают системе распасться. К тому же существует граница системы, выход за которую может быть губительным для элементов системы и для системы в целом. Кроме того, на каждую систему действуют другие системы, препятствующие расширению системных границ. Всё это определяет целостность как специфическое свойство зрелой системы.

   Приобретаемые системой новые функциональные качества включают в себя специфические свойства, приобретённые системой в процессе её общения с внешней средой. Наиболее перспективными оказываются те элементы системы, функции которых соответствуют потребностям существования системы в конкретной внешней среде. Система в целом становится специализированной. Она может успешно функционировать только в той среде, в которой она сформировалась. Всякий переход системы в другую среду неизбежно вызывает её преобразование.

   Система в период зрелости внутренне противоречива вследствие двойственности своего существования как системы, завершающей одну форму движения и являющейся носителем более высокой формы движения. Даже при благоприятных внешних условиях внутренние противоречия приводят систему в состояние преобразования — неизбежному этапу её развития.

   Внешние причины преобразования системы:

   1. изменения внешней среды;
   2. проникновение в систему чуждых элементов, воздействующих на структуру системы.

   Внутренние причины преобразования системы:

   1. ограниченность пространства развития и обострение противоречий между элементами системы;
   2. накопление ошибок при развитии системы (мутации в живых организмах);
   3. прекращение воспроизводства элементов, составляющих систему.

   Преобразование системы может привести как к гибели системы, так и к возникновению качественно иной системы, причём степень организованности новой системы может быть равной или более высокой, чем степень организованности преобразуемой системы.

   Таким образом, при определённых условиях возможен скачкообразный переход системы на новый более высокий (или более низкий) уровень упорядоченности. Причём переход системы к различным свойственным ей состояниям, а также разрушение системы могут быть результатом как достаточно сильных внешних воздействий, так и относительно слабых флюктуаций длительно существующих или усиливающихся за счёт положительных обратных связей. Переход системы на новый уровень организованности в определённых ситуациях представляет собой случайный процесс выбора системой одного из возможных путей эволюции. Здесь вновь следует подчеркнуть слово «возможных», то есть разумно говорить о создании условий перехода системы в одно из возможных, свойственных ей состояний.

   Возможны два крайних варианта изменения структуры системы, которые можно условно обозначить как революционный и эволюционный. При революционном преобразовании предполагается, что созданию новой организации системы, новой её структуры должна предшествовать насильственная ломка структуры старой. Обычно после такой насильственной ломки система переходит на более низкий уровень упорядоченности, при этом формирование новой структуры затягивается на длительный, порой неопределённый, срок. При эволюционном преобразовании новые отношения формируются в рамках существующей структуры, возникают новые тенденции развития системы. При накоплении количественных изменений возможен и скачкообразный, и в этом смысле революционный, переход системы в новое равновесное состояние — к новой структуре, к которой система «внутренне» готова. В этом случае суть революционного преобразования сводится к уничтожению элементов, препятствующих становлению новой структуры (например, в социально-экономических системах такими элементами являются органы управления).

   Если предположить, что состояние системы может быть представлено набором из n параметров, то каждому состоянию системы будет соответствовать точка в n-мерном пространстве состояний системы, а функционирование системы проявится в перемещении этой точки по некоторой траектории в пространстве состояний. По-видимому, достижение желаемого состояния возможно в общем случае по нескольким траекториям. Предпочтительность траектории определяется оценкой качества траектории и зависит также от ограничений, накладываемых на систему, в том числе внешней средой. Эти ограничения определяют область допустимых траекторий. Для определения предпочтительной траектории из числа допустимых вводится критерий качества функционирования системы — в общем случае [формально] в виде некоторых целевых функций (функционалов, отношений). На предпочтительной [оптимальной] траектории целевые функции достигают экстремальных значений. Целенаправленное вмешательство в поведение системы, обеспечивающее выбор системой оптимальной траектории развития, называется управлением (см. Управление).

6. Движение системы. Процесс последовательного изменения состояния системы. Движение бывает как вынужденным, так и собственным. Вынужденное движение системы — это изменение её состояния под влиянием внешней среды. Так, примером вынужденного движения системы «организация» может служить перемещение ресурсов по приказу, поступившему в систему извне. Собственное движение системы — это изменение состояния системы без воздействия внешней среды (только под действием внутренних причин). Так, собственным движением системы «человек» будет его жизнь как биологического (а не общественного) индивида, то есть питание, сон, размножение и тому подобное.
7. Ограничения системы. Набор факторов, определяющих условия функционирования системы (реализацию процесса). Ограничения бывают как внутренними, так и внешними. Одним из основных внешних ограничений является цель функционирования системы. Примером внутренних ограничений могут быть ресурсы, обеспечивающие реализацию того или иного процесса.
8. Процессы системы. Совокупность последовательных изменений состояния системы для достижения цели. К процессам системы относятся:
   1. входной процесс — множество входных воздействий, которые изменяются с течением времени;
   2. выходной процесс — множество выходных воздействий на внешнюю среду, которые изменяются с течением времени и определяются выходными величинами (реакциями);
   3. переходный процесс — множество преобразований начального состояния и входных воздействий системы в выходные величины, которые изменяются с течением времени по определённым правилам.
9. Функции системы. Свойства системы, приводящие к достижению цели. Функционирование системы проявляется в её переходе из одного состояния в другое или в сохранении какого-либо состояния в течение определённого периода. В этом смысле поведение системы — это её функционирование во времени. Целенаправленное (целеустремлённое) поведение ориентировано на достижение системой предпочтительной для неё цели. В системе, состоящей из связанных между собой, взаимодействующих подсистем, оптимум для всей системы не является функцией (например, суммой) оптимумов подсистем, входящих в систему. Это положение иногда называют теоремой оптимумов системного подхода.

Развитие системных представлений

Природная системность человеческого мышления, деятельности и связанных с ними практик является одним из объективных факторов возникновения и развития системных понятий и теорий. Естественный рост системности человеческой деятельности сопровождается её усовершенствованием на протяжении всей истории развития человека. В современном обществе системные представления уже достигли такого уровня, что мысли о полезности системного подхода применительно к любой деятельности являются привычными и общепринятыми.

Претерпев длительную историческую эволюцию, понятие «система» в XX веке становится одним из ключевых философско-методологических, общенаучных и специально-научных понятий. В современном научном (см. Наука) и техническом (см. Техника) знании разработка проблематики, связанной с исследованием и конструированием систем разного рода, проводится в рамках системного подхода (см. Системный подход), общей теории систем (см. Общая теория систем), различных специальных теорий систем, системном анализе, в кибернетике, системной инженерии (см. Системная инженерия), синергетике (см. Синергетика) и многих других областях.

Первые представления о системе возникли в античной философии, выдвинувшей онтологическое истолкование системы как упорядоченности и целостности бытия (см. Бытие), а также идею системности знания (целостность знания, аксиоматическое построение логики, геометрии). В античной философии и науке понятие системы включается в контекст философских поисков общих принципов организации мышления и знания. Для понимания генезиса понятия системы принципиален момент включения мифологических представлений о Космосе, Мировом порядке, Едином и тому подобных категорий в контекст собственно философско-методологических рассуждений. Например, сформулированный в Античности тезис о том, что целое больше суммы его частей, имел уже не только мистический смысл, но и фиксировал проблему организации мышления. Пифагорейцы и элеаты решали проблему не только объяснения и понимания мира, но и онтологического обоснования используемых ими рациональных процедур. Число и Бытие — начала, не столько объясняющие и описывающие мир, сколько выражающие точку зрения становящегося рационального мышления и требование мыслить единство многого. Платон выражает это требование уже в явном виде: «Существующее единое есть одновременно и единое и многое, и целое и части…» Только единство многого, то есть система, может быть, согласно Платону, предметом познания. Отождествление стоиками системы с Мировым порядком можно осмыслить только с учётом всех этих факторов.

Воспринятые от Античности представления о системности бытия развивались как в системно-онтологических концепциях Б. Спинозы и Г. В. Лейбница, так и в построениях научной систематики XVII–XVIII веков, стремившейся к естественной (а не телеологической) интерпретации системности мира (например, классификация К. Линнея). В философии и науке Нового времени понятие системы использовалось при исследовании научного знания; при этом спектр предлагаемых решений был очень широк — от отрицания системного характера научно-теоретического знания (Э. Б. де Кондильяк) до первых попыток философского обоснования логико-дедуктивной природы систем знания (И. Г. Ламберт и другие).

Принципы системной природы знания разрабатывались в немецкой классической философии: согласно И. Канту, научное знание есть система, в которой целое главенствует над частями; Ф. Шеллинг и Г. В. Ф. Гегель трактовали системность познания как наиболее важное требование теоретического мышления. В западной философии второй половины XIX — начала XX века содержатся постановки, а в отдельных случаях и решения некоторых проблем системного исследования: специфики теоретического знания как системы (неокантиантво), особенностей целого (холизм, гештальт-психология), методы построения логических и формализованных систем (неопозитивизм). Определённый вклад в разработку философских и методологических оснований исследования систем внесла марксистская философия, основанная на принципах материалистической диалектики (всеобщей связи явлений, развития, противоречия и других).

Для начавшегося со второй половины XIX века проникновения понятия системы в различные области конкретно-научного знания важное значение имело создание эволюционной теории Ч. Дарвина, теории относительности, квантовой физики, позднее — структурной лингвистики. Возникла задача построения строгого определения понятия системы и разработки оперативных методов анализа систем. Приоритет в этом отношении принадлежит разработанной А. А. Богдановым в начале XX века концепции всеобщей организационной науки — тектологии. Эта теория в своё время не получила достойного признания и только во второй половине XX века значение тектологии Богданова было адекватно оценено.

Ряд конкретно-научных концепций систем и принципов их анализа был сформулирован в 1930–1940-х годах в работах В. И. Вернадского, Т. Котарбиньского, Л. фон Берталанфи. Предложенная в конце 1940-х годов Берталанфи программа построения общей теории систем явилась одной из попыток обобщённого анализа системной проблематики. Именно эта программа системных исследований получила наибольшую известность в мировом научном сообществе второй половины XX века и с её развитием и модификацией во многом связано возникшее в это время системное движение в науке и технических дисциплинах. Дополнительно к этой программе в 1950–1960-х годах был выдвинут ряд общесистемных концепций и определений понятия системы — в рамках кибернетики, системного подхода, системного анализа, системотехники, теории необратимых процессов и других направлений исследований.

Повсеместное распространение идей системных исследований и системного подхода является одной из характерных особенностей научного и технического знания XX века. Развитие инженерного подхода и технологий в XX веке открывает эру искусственно-технического освоения систем. Теперь системы не только исследуются, но проектируются и конструируются. Одновременно оформляется и организационно-управленческая установка: объекты управления также начинают рассматриваться как системы. Это приводит к выделению всё новых и новых классов систем: целенаправленных, самоорганизующихся, рефлексивных и других. Сам термин «система» входит в лексикон практически всех профессиональных сфер. Начиная с середины XX века широко разворачиваются исследования по общей теории систем и разработки в области системного подхода, складывается межпрофессиональное и междисциплинарное системное движение.

В настоящее время основная задача специализированных теорий систем заключается в построении конкретно-научного знания о разных типах и разных аспектах систем, в то время как главные проблемы общей теории систем концентрируются вокруг логико-методологических принципов анализа систем, построения метатеории системных исследований. В рамках этой проблематики особое значение имеет установление методологических условий и ограничений применения системных методов. К числу таких ограничений относятся, в частности, так называемые системные парадоксы, например парадокс иерархичности (решение задачи описания любой данной системы возможно лишь при условии решения задачи описания данной системы как элемента более широкой системы, а решение последней задачи возможно лишь при условии решения задачи описания данной системы как системы). Выход из этого и аналогичных парадоксов состоит в использовании метода последовательных приближений, позволяющего путём оперирования неполными и заведомо ограниченными представлениями о системе постепенно добиваться более адекватного знания об исследуемой системе. Анализ методологических условий применения системных методов показывает как принципиальную относительность любого, имеющегося в данный момент времени описания той или иной системы, так и необходимость использования при анализе любой системы всего арсенала содержательных и формальных средств системного исследования.

Вместе с тем, несмотря на широкое распространение системных исследований, категориальный и онтологический статус «системы как таковой» остаётся во многом неопределённым. Это вызвано, с одной стороны, принципиальными различиями в профессиональных установках сторонников системного подхода, с другой стороны, попытками распространить это понятие на чрезвычайно широкий круг явлений, и наконец, процедурной ограниченностью традиционного понятия системы.

Во всём многообразии трактовок систем продолжают сохраняться два подхода. С точки зрения первого из них (его можно назвать онтологическим или, более жёстко, натуралистическим), системность интерпретируется как фундаментальное свойство объектов познания. Тогда задачей системного исследования становится изучение специфически системных свойств объекта: выделение в нём элементов, связей и структур, зависимостей между связями и тому подобных категорий. Причём элементы, связи, структуры и зависимости трактуются как «натуральные», присущие «природе» самих объектов и в этом смысле объективные. Система в таком подходе полагается как объект, обладающий собственными законами жизни. Другой подход (его можно назвать эпистемолого-методологическим) заключается в том, что система рассматривается как эпистемологический конструкт, не имеющий естественной природы, и задающий специфический способ организации знаний и мышления. Тогда системность определяется не свойствами самих объектов, но целенаправленностью деятельности и организацией мышления. Различие в целях, средствах и методах деятельности неизбежно производит множественность описаний одного и того же объекта, что порождает в свою очередь установку на их синтез и конфигурирование.

Классификация систем

Существенным аспектом раскрытия содержания трактовок систем является выделение различных типов систем, при этом разные типы и аспекты систем — законы их строения, поведения, функционирования, развития и так далее — описываются в соответствующих специализированных теориях систем. Для выделения классов систем могут использоваться различные классификационные признаки. Основными из них считаются: природа элементов системы, происхождение, длительность существования, изменчивость свойств, степень сложности, отношение к среде, реакция на возмущающие воздействия, характер поведения и степень участия людей в реализации управляющих воздействий. К настоящему времени сформировался ряд классификаций систем, использующих указанные основания.

В наиболее общем плане системы можно разделить по природе их элементов на материальные (реальные) и идеальные (абстрактные). Деление систем на материальные и абстрактные позволяет различать реальные системы (объекты, явления, процессы) и системы, являющиеся определёнными отображениями (моделями) реальных объектов или чистыми абстракциями.

Материальные системы представляют собой целостные совокупности объектов различных областей действительности и, в свою очередь, делятся на системы, состоящие из элементов неорганичной природы (физические, геологические, химические и другие) и живые системы, куда входят как простейшие биологические системы, так и очень сложные биологические объекты типа организма, вида, экосистемы. Материальные системы бывают относительно простыми и относительно сложными. Более простые системы состоят из относительно однородных непосредственно взаимодействующих элементов. В более сложных системах элементы группируются в подсистемы, вступающие во взаимоотношения как некоторые целостности. Особый класс материальных живых систем образуют социальные системы, многообразные по типам и формам (от простейших социальных объединений до социально-экономической структуры общества).

Идеальные (абстрактные) системы представляют собой продукты человеческого мышления, элементы которых не имеют прямых аналогов в реальном мире и представляют собой идеальные объекты — понятия или идеи, связанные определёнными взаимоотношениями. Они создаются путём мысленного отвлечения от тех или иных сторон, свойств и/или связей предметов и образуются в результате творческой деятельности человека. Они также могут быть разделены на множество различных типов (особые системы представляют собой научные понятия, гипотезы, теории, системы уравнений и тому подобные). Абстрактной системой является, например, система понятий той или иной науки. К числу абстрактных систем относятся и научные знания о системах разного типа, как они формулируются в общей теории систем, специальных теориях систем и других областях. В современной науке большое внимание уделяется исследованию языка как [семиотической] системы; в результате обобщения этих исследований возникла общая теория знаков — семиотика (см. Семиотика).

Задачи обоснования математики и логики (см. Логика) вызвали интенсивную разработку принципов построения формализованных логических систем. Результаты этих исследований широко применяются во всех областях науки и техники. В целом, формализованные логические системы подразделяются на три основных класса:

1. статические математические системы или модели, которые описывают объект в какой-либо момент времени;
2. динамические математические системы или модели отражают поведение объекта во времени;
3. находящиеся в неустойчивом положении между статикой и динамикой, которые при одних воздействиях ведут себя как статические, а при других воздействиях — как динамические.

В зависимости от происхождения систем, выделяют естественные и искусственные системы. Естественные системы, будучи продуктом развития природы, возникли без вмешательства человека. Искусственные системы представляют собой результат созидательной деятельности человека, причём со временем их количество постоянно увеличивается.

По длительности существования системы подразделяются на постоянные и временные. К постоянным обычно относятся естественные системы, хотя с точки зрения диалектики все существующие системы — временные. К постоянным принято относить и искусственные системы, которые в процессе заданного времени функционирования сохраняют существенные свойства, определяемые предназначением этих систем.

В зависимости от степени изменчивости свойств систем, выделяются статичные и динамичные системы. Для статичной системы характерно, что её состояние с течением времени остаётся постоянным (например, газ в ограниченном объёме — в состоянии равновесия). Динамичная система изменяет своё состояние во времени (например, живой организм). Если знание значений переменных системы в данный момент времени позволяет установить состояние системы в любой последующий или любой предшествующий моменты времени, то такая система является однозначно детерминированной. Для вероятностной (стохастической) системы знание значений переменных в данный момент времени позволяет предсказать вероятность распределения значений этих переменных в последующие моменты времени. Поведение указанных классов систем описывается с помощью дифференциальных уравнений, задача построения которых решается в математической теории систем.

По характеру взаимоотношений систем с внешней средой, выделяют закрытые и открытые системы.

Закрытые (изолированные) системы физически изолированы от внешней среды. Все статические системы являются закрытыми, что, однако, не исключает присутствия динамических процессов в закрытых системах. В соответствии со вторым законом термодинамики, способность изолированных физических систем поддерживать постоянный обмен веществ и энергии со временем ослабевает, в результате чего система расходует запас энергии, вследствие чего энтропия такой системы стремится к своему максимуму. В таких системах нивелируются различия, а процессы самоорганизации в них невозможны. Второе начало термодинамики предсказывает довольно пессимистический прогноз однородного будущего изолированных систем. Изолированных и закрытых систем в природе фактически не существует. Если проанализировать пример любой из таких систем, то можно убедиться, что не существует абсолютных «изолирующих экранов» сразу от всех форм материи или энергии, что любая система быстрее или медленнее развивается или деградирует. В вечности понятия «быстро» и «медленно» смысла не имеют, поэтому, строго говоря, существуют только открытые системы, близкие к равновесию, условно названные открытыми равновесными системами. С этой точки зрения изолированные и закрытые системы — заведомо упрощённые схемы открытых систем, полезные при приближённом решении частных задач.

Открытые системы характеризуются постоянным обменом вещества и энергии с внешней средой. Так, в биологических организмах доминирует подвижное равновесие при постоянном обмене вещества и энергии со средой. Такие открытые системы избегают энтропии через метаболизм и постоянное поступление информации из внешней среды. Все открытые системы характеризуются самостабилизацией и саморегуляцией. Эти системы оказываются способными на поддержание наличного состояния в результате включения процессов контроля. Негативные обратные сигналы противодействуют поступающей информации из среды, элиминируют возмущения и, таким образом, реставрируют желаемое состояние системы. В открытых органических системах способность на динамическую самостабилизацию желаемого состояния называется гомеостазом. Такие системы характеризует плавное равновесие, поскольку абсорбирование возмущений среды приводит не к первоначальному состоянию, а к новому равновесному состоянию. Самоорганизация и морфогенез представляют наиболее общие процессы системных изменений в эволюции открытых систем. В то время как самостабилизация достигается посредством негативных обратных связей, самоорганизация достигается посредством позитивных обратных связей. Развитие системы (морфогенез) предполагает адаптацию первоначального равновесного состояния внешним возмущениям и, соответственно, достижение нового этапа развития. Возмущения среды вызывают усиление механизмов самостабилизации.

Новая трактовка второго начала термодинамики была предложена И. Р. Пригожиным. По мысли Пригожина, энтропия — это не просто безостановочное соскальзывание системы к состоянию, лишённому какой бы то ни было организации. Необратимые процессы являются источником порядка. В сильно неравновесных условиях может совершаться переход от беспорядка, хаоса к порядку. Могут возникать новые динамические состояния материи, отражающие взаимодействие данной системы с окружающей средой. Эти новые структуры Пригожин называет диссипативными, поскольку их стабильность покоится на диссипации энергии и вещества. Теории неравновесной динамики и синергетики задают новую парадигму эволюции систем, преодолевающую термодинамический принцип прогрессивного соскальзывания к энтропии. С точки зрения этой новой парадигмы, порядок, равновесие и устойчивость систем достигаются постоянными динамическими неравновесными процессами.

В зависимости от реакции на возмущающие воздействия выделяют активные и пассивные системы. Активные системы способны противостоять воздействиям внешней среды и других систем и сами могут воздействовать на них. У пассивных систем это свойство отсутствует.

По характеру поведения все системы подразделяются на системы с управлением и без управления. Класс систем с управлением образуют системы, в которых реализуется процесс целеполагания и целеосуществления. Примером систем без управления может служить Солнечная система, в которой траектории движения планет определяются действующими во Вселенной законами гравитации.

В прикладных науках, а также в теории и практике управления широко используются классификации систем в зависимости от степени их сложности и организованности. По этим основаниям системы делятся на большие, простые, сложные и организационные. Как правило, когда речь идёт о различных видах систем управления, прежде всего подразумевается именно такое общее их деление.

К организационным системам относятся социальные системы — группы, коллективы, сообщества людей, общество в целом (см. Общество).

Простыми системами называют системы, состоящие из ограниченного и относительного малого числа элементов с однотипными одноуровневыми связями. Такие системы с достаточной степенью точности могут быть описаны известными математическими соотношениями.

Большими системами называют многокомпонентные системы, включающие значительное число элементов с однотипными многоуровневыми связями. Большие системы — это пространственно-распределённые системы высокой степени сложности, в которых подсистемы (их составные части) также относятся к категориям сложных. Дополнительными признаками, характеризующими большую систему, являются:

• большие размеры;
• сложная иерархическая структура;
• циркуляция в системе больших информационных, энергетических и материальных потоков;
• высокий уровень неопределённости в описании системы.

Сложными системами называют структурно и функционально сложные многокомпонентные системы с большим числом взаимосвязанных и взаимодействующих элементов различного типа и с многочисленными и разнородными связями между ними. Сложные системы отличаются многомерностью, разнородностью структуры, многообразием природы элементов и связей, организационной разносопротивляемостью и разночувствительностью к воздействиям, асимметричностью потенциальных возможностей осуществления функциональных и дисфункциональных изменений. При этом каждый из элементов подобной системы может быть также представлен в виде системы (подсистемы). К сложной можно отнести систему, обладающую по крайней мере одним из следующих признаков:

• система в целом обладает свойствами, которыми не обладает ни один из составляющих её элементов;
• систему можно разделить на подсистемы и изучать каждую из них отдельно;
• система функционирует в условиях существенной неопределённости и воздействия среды на неё, что обусловливает случайный характер изменения её показателей;
• система осуществляет целенаправленный выбор своего поведения.

В кибернетике мера сложности связывается с понятием разнообразия. В частности, из принципа разнообразия следует, что анализ систем (процессов, ситуаций), обладающих определённым разнообразием, возможен лишь с использованием управляющих систем, способных порождать, по крайней мере, не меньшее разнообразие.

Важной особенностью сложных систем, особенно живых, технических и социальных, является передача в них информации, что обусловливает существенные взаимосвязи их свойств. Поэтому значительную роль в функционировании таких систем играют процессы управления. К наиболее сложным видам подобных систем относятся целенаправленные системы, поведение которых подчинено достижению определённых целей, и самоорганизующиеся системы, способные в процессе функционирования видоизменять свою структуру. При этом для многих сложных систем характерно наличие разных по уровню, часто не согласующихся между собой целей.

Системы, содержащие активные элементы (подсистемы), то есть такие элементы, которые имеют возможность самостоятельно принимать решения относительно своего состояния, называются организационными системами (организациями). В организационных системах свойством целеустремлённости обладает как вся система, так и отдельные её элементы. Этим организация отличается от системы, называемой организмом. Между отдельными элементами (органами) организма существует разделение системных функций, но только организм в целом может быть целеустремлённым.