Основы теории систем. Геосистемный подход
Для исследования систем, возникших при участии человека и существующих при активном его воздействии применяется системный анализ. Это совокупность методов и средств, предназначенных для выработки, принятия и обоснования решений при проектировании, создании и управлении различными системами.
Системный анализ рассматривает проблему создания и управления такими системами как нечто целое; при этом необходимо определить цели как всей системы, так и отдельных подсистем; очертить множество альтернативных путей достижения этих целей и в соответствии с некоторыми критериями выбрать наиболее эффективный. Системный анализ очень часто использует моделирование рассматриваемых систем как наиболее эффективное средство, во-первых, для изучения сложных объектов, а во-вторых, для прогнозирования поведения систем с учетом различных сценариев управления и других воздействий. Опирается системный анализ на системный подход и общую теорию систем.
Природообустройство имеет дело с разнообразными системами: природными (геосистемами), техническими (устройствами, конструкциями, сооружениями), социально-экономическими (демографическими, финансовыми, налоговыми и пр.), нормативно-правовыми и, конечно же, техно-природными. Важно понимать, что техно-природные системы не являются простой комбинацией природной и технической подсистем, и поэтому закономерности, действующие для них по отдельности, могут проявляться по-другому при рассмотрении природно-техногенного комплекса в целом.
Для использования системного подхода нужно определиться с понятием системы, рассмотреть свойства систем и законы системного поведения.
Понятие системы
В переводе с греческого, systema – составленное из частей, соединенное. Система – реальная или мыслимая совокупность частей, целостные свойства которой определяются взаимодействием между элементами системы.
Внимание исследователя должно быть сосредоточено на элементах (частях, подсистемах) – как, например, ограждающая, регулирующая, проводящая сети осушительной системы или генетические горизонты в почве. Кроме элементов нужно рассматривать и взаимодействия между ними: например, в осушительной сети – взаимное расположение и соединение осушителей или дрен, коллекторов и каналов; в почве - потоки вещества (влаги, солей, питательных веществ), энергии и информации. Такой анализ позволит описать и изучить свойства и поведение системы в целом.
Постулаты теории систем
Теория систем и системный анализ опираются на ряд предпосылок, постулатов. Их можно сформулировать в следующем виде:
1. Всё – система. Реальные и концептуальные сложные объекты можно рассматривать как состоящие из большого числа сложно и разнообразно связанных и взаимодействующих частей – другими словами, как системы. Это позволяет применять специальные научные методы для их изучения и создавать методы управления ими с помощью системного анализа.
2. Всё – часть ёще большей системы. Недостаточно изучать только внутренне строение систем, поскольку каждая система является подсистемой более крупного объекта. Внешние связи системы раскрывают её иерархическое положение, взаимодействие с другими системами. Знание внешних связей позволяет объяснять и предсказывать распространение воздействий из подсистемы в надсистему, что крайне важно при решении задач природообустройства.
3. Вселенная бесконечно систематизирована. Каждая система не только входит в состав более крупной надсистемы, но сама состоит из подсистем. Постулат указывает, что при изучении системы следует четко представлять порядок вложенности подсистем, влияющий на их функционирование.
4. Все системы бесконечно сложны. Сложность системы зависит от количества входящих в неё элементов и связей между ними. Но при анализе системы мы выделяем элементы по своему усмотрению так, чтобы можно было установить связи между ними, и их число было не слишком велико. В полной системе число связей между элементами равно числу сочетаний из N по два. Так, два элемента имеют 1 связь, три – уже 3 связи, десять – 45 связей и т.д. При составлении математической модели каждая связь – это соотношение того или иного вида (равенство, неравенство, уравнение, статистическая связь), очень часто – сложного вида и обладающее существенной нелинейностью.
Понятно, что чем больше система, тем сложнее её анализировать. Поэтому при изучении систем стараются строить обобщенные модели, состоящие из возможно меньшего числа элементов, не приводящего к заметному снижению точности и прогностичности модели (такие модели называют оптимально сложными). Нельзя забывать, что в данном случае исследователь имеет дело лишь с более или менее адекватным подобием реального объекта.