Предмет и методы теории систем

Предмет и методы
теории систем
Лекция 1.
Содержание лекции:
1.
Предпосылки возникновения теории систем
2.
Определение понятия «система»
3.
Структура теории систем
4.
Методы теории систем
5.
Связь теории систем с другими науками
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
1/13
Литература
1.
2.
Волкова В.Н., Денисов А.А. Теория систем и системный
анализ. М.: Юрайт, 2010.
Спицнадель В.Н. Основы системного анализа: Учеб.
пособие. М.: Бизнес-пресса, 2000.
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
2/13
1. Предпосылки возникновения
теории систем
Создана алгебра логики
(XIX в.)
В различных науках
обнаружились общие
подходы и схожие
теории (начало XX в.)
• Учёных заинтересовали
причины этого явления
• Возникла потребность в
переносе знаний из одной
науки в другую
Разработана теория
информации (середина
XX в.)
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
3/13
1. Предпосылки возникновения
теории систем
Развитие
теории систем
• Н. Винер: кибернетика
• С. Бир: экономическая кибернетика
• И. Пригожин: диссипативные
системы
Становление
теории систем
(XX в.)
• Б. Рассел: понятие структуры
• Б. Рассел, А. Уайтхед, К. Гёдель:
формальные (знаковые) системы
• Л. Берталанфи: общая теория
систем
Понятие системы
возникло в
древней Греции
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
• Демокрит: тела из
атомов vs слова из букв
• Аристотель: целое
больше суммы частей
4/13
2. Определение понятия
«система»
Предмет теории систем - системы
произвольной природы
Общепринятого определения системы нет и
(по всей видимости) не может существовать
Имеющиеся определения отличаются
степенью общности и границами
применимости
Понятие системы происходит от древнегреческого корня,
обозначающего сочетание, организм, организацию, союз;
подразумевало порядок, присущий именуемому явлению
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
5/13
2. Определение понятия
«система»
Вербальные определения
Берталанфи:
комплекс
элементов,
находящихся во
взаимодействии
Наиболее
распространённое:
множество объектов
совокупность
вместе с
взаимосвязанных и
отношениями между
целесообразно
объектами и между
взаимодействующих
их атрибутами
элементов
Холл, Фейджин:
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
6/13
2. Определение понятия
«система»

Формальные определения:


{X, Q}, где X - множество переменных, Q множество отношений между переменными
{T, x, u, y, Г, η, φ}, где:





Т - множество моментов времени
x - вектор переменных состояния, причём
x(t2) = φ(x(t1), u(t1), t2), где {t1, t2}  T
u - вектор входных переменных
y - вектор выходных переменных, причём
y(t2) = η(x(t1), u(t1), t2);
Г - множество допустимых выходных векторов
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
7/13
3. Структура теории систем
по Л. фон Берталанфи
Теоретическая часть
Прикладная часть
•
•
•
•
•
•
•
• системотехника
• прикладное исследование операций
• инженерная психология
кибернетика
теория информации
теория игр
исследование операций
топология, включая теорию графов
факторный анализ
ОТС в узком смысле
• вывод понятий взаимодействия,
централизации,
целенаправленности и др. из
определения системы
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
8/13
3. Структура теории систем
фактически:
Теория
ИИ
Прикладной
системный
анализ
Мат.
логика
Теория
чисел
Теория
формальных
систем
Теория
языков
Общая
теория
систем
Категории «система»,
«вход», «выход», «связь»,
«структура», «целое»,
«элемент» и др.
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
Математическое моделирование
Прикладной
синтез
систем
9/13
4. Методы теории систем

Системный анализ
Цель – выяснение структуры системы
 Опирается на:


абстрактно-логические методы:
• индукция, дедукция, анализ, метод чёрного ящика,
метод аналогий

математические методы:
• корреляционный, дисперсионный, регрессионный,
факторный анализ

компьютерную имитацию
• часто с использованием методов исследования
операций
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
10/13
4. Методы теории систем

Математическое моделирование

Цель – создание объекта, подобного
исследуемой системе, для:




проверки полноты знаний об объекте
получения нового знания об объекте с
помощью модели
предсказания поведения объекта
управления объектом
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
11/13
4. Методы теории систем

Синтез систем


Состоит в создании систем с заданными
свойствами на основе знаний об изученных
системах
Опирается на:





расчётно-конструктивный метод
исследование операций;
вариационное исчисление;
оптимальное управление;
теорию решения изобретательских задач
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
12/13
5. Связь теории систем с
другими науками
Философия
экономика
категории,
формы представления знаний
Общая
теория
систем
Методы исследования
Знания, подлежащие
обобщению
биология
физика
информатика
Мат.
методы
Теория
формаль
ных
систем
Математика
инженерные
науки
и т.д.
Предмет и методы теории систем
© Н.М. Светлов, 2006-2011
13/
18/13
18