Terdapat beberapa puluh definisi konsep ini. Analisis terhadapnya menunjukkan bahwa definisi konsep sistem telah berubah bukan hanya dalam bentuk, tetapi juga dalam substansi. Mari kita tinjau perubahan-perubahan pokok yang terjadi dalam definisi sistem seiring perkembangan teori sistem dan penggunaan praktis konsep ini.
Elemen dan relasi
Definisi-definisi paling awal menyatakan, dalam satu bentuk atau lainnya, bahwa sistem terdiri atas elemen (bagian, komponen) aᵢ dan hubungan (relasi) rⱼ di antara mereka:
$$S = \{a_i,\; r_j\}$$
$$S = \langle A,\; R \rangle$$
$$S = A \cap R$$
Dalam notasi terformalisasi ini, digunakan representasi teori himpunan yang berbeda: pada dua notasi pertama, himpunan dinyatakan tanpa memperhitungkan keterkaitan antara himpunan elemen dan himpunan relasi; notasi ketiga mencerminkan fakta bahwa sistem bukanlah sekadar agregat sederhana dari elemen dan hubungan tertentu, melainkan hanya mencakup elemen dan hubungan yang berada dalam irisan tersebut.
Ludwig von Bertalanffy mendefinisikan sistem sebagai “kompleks komponen-komponen yang saling berinteraksi” atau sebagai “himpunan elemen yang berada dalam relasi tertentu satu sama lain dan dengan lingkungan”. Dalam Ensiklopedia Besar Soviet, sistem didefinisikan melalui terjemahan langsung dari kata Yunani systema, yang berarti “komposisi”, yaitu sesuatu yang tersusun, digabungkan dari bagian-bagian.
Istilah “elemen” dan “komponen”, “sambungan” dan “relasi” biasanya digunakan sebagai sinonim (terutama dalam terjemahan definisi). Namun, secara ketat, “komponen” merupakan konsep yang lebih umum daripada “elemen”, karena dapat menunjukkan agregat dari elemen-elemen. Adapun mengenai konsep “sambungan” dan “relasi”, terdapat pula sudut pandang yang berbeda-beda.
Jika diketahui bahwa elemen-elemen pada dasarnya heterogen, hal ini dapat langsung diperhitungkan dalam definisi dengan membedakan himpunan-himpunan elemen yang berbeda:
$$S = \langle A,\; B,\; R \rangle$$
Dalam definisi oleh M. Mesarovic, dibedakan himpunan X objek masukan (yang bekerja pada sistem) dan himpunan Y hasil keluaran, dengan relasi irisan umum yang ditetapkan di antara keduanya, yang dapat dinyatakan baik seperti dalam notasi asli penulisnya maupun menggunakan simbol irisan lain:
$$S \subseteq X \times Y$$
Jika suatu jenis relasi tertentu hanya berlaku bagi elemen-elemen dari himpunan yang berbeda dan tidak digunakan di dalam masing-masing himpunan tersebut, hal ini dapat direfleksikan sebagai berikut:
$$S = \{a_i \; r_j \; b_k\}$$
- $\{a_i \; r_j,\; b_k\}$ — elemen-elemen dari sistem baru yang terbentuk dari elemen-elemen himpunan asal $A$ dan $B$.
Bentuk notasi ini disebut sintagma dalam linguistik matematis.
Sifat-sifat elemen dan relasi
Untuk memperjelas elemen dan relasi, definisi-definisi menyertakan sifat-sifat. Dengan demikian, dalam definisi A. Hall, sifat-sifat (atribut) Q_A melengkapi konsep elemen (objek):
$$S = \langle A,\; R,\; Q_A \rangle$$
- $Q_A$ — sifat-sifat (atribut)
A. I. Uyemov, yang mendefinisikan sistem melalui konsep “benda”, “sifat”, dan “relasi”, mengusulkan definisi ganda: dalam satu definisi, sifat-sifat mencirikan elemen (benda), sedangkan dalam definisi lainnya, sifat-sifat mencirikan hubungan (relasi):
$$S = \langle a_i,\; r_j,\; q_i \rangle \quad \text{dan} \quad S = \langle a_i,\; r_j,\; q_j \rangle$$
- $a_i$ — elemen
- $r_j$ — hubungan (relasi)
- $q_i$ — sifat-sifat elemen
- $q_j$ — sifat-sifat hubungan (relasi)
Tujuan
Selanjutnya, konsep tujuan muncul dalam definisi sistem. Pada mulanya secara implisit: dalam definisi F. E. Temnikov, “sistem adalah himpunan yang terorganisasi” (di mana tujuan muncul ketika konsep “terorganisasi” diuraikan); dalam kamus filsafat, sistem adalah “himpunan elemen yang berada dalam relasi dan hubungan satu sama lain serta membentuk suatu kesatuan integral tertentu”. Kemudian tujuan muncul dalam bentuk hasil akhir, kriteria pembentuk sistem, atau fungsi (lihat definisi V. I. Vernadsky, R. Gibson, P. K. Anokhin, dan M. G. Gaaze-Rapoport), dan belakangan disebutkan secara eksplisit sebagai tujuan.
Secara simbolis, kelompok definisi ini dapat direpresentasikan sebagai berikut:
$$S = \langle A,\; R,\; Z \rangle$$
- $Z$ — tujuan, himpunan, atau struktur tujuan.
Beberapa definisi menetapkan kondisi pembentukan tujuan — lingkungan, interval waktu, yaitu periode selama sistem dan tujuannya akan berlangsung. Hal ini dilakukan, misalnya, dalam definisi V. N. Sagatovsky, yang juga menjadi dasar salah satu teknik penyusunan struktur tujuan: sistem adalah “himpunan berhingga dari elemen-elemen fungsional dan relasi di antara mereka, yang dibedakan dari lingkungannya sesuai dengan tujuan tertentu dalam interval waktu tertentu”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; S_R,\; T \rangle$$
- $S_R$ — lingkungan
- $T$ — waktu keberadaan sistem
Pengamat
Selanjutnya, definisi-definisi sistem mulai mencakup, di samping elemen, relasi, dan tujuan, juga pengamat N — yaitu orang yang merepresentasikan suatu objek atau proses sebagai sistem dalam rangka penelitian atau pengambilan keputusan:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N \rangle$$
- $N$ — pengamat, peneliti
W. R. Ashby menunjukkan perlunya memperhitungkan interaksi antara sistem yang diteliti dan peneliti. Namun, definisi pertama yang secara eksplisit menyertakan pengamat diberikan oleh Yu. I. Chernyak: “Sistem adalah refleksi dalam kesadaran subjek (peneliti, pengamat) mengenai sifat-sifat objek dan hubungan-hubungannya dalam tugas penelitian dan pengetahuan”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N \rangle$$
Dalam versi-versi selanjutnya dari definisi ini, Yu. I. Chernyak juga memperhitungkan bahasa pengamat, dimulai dengan rumusan: “Sistem adalah representasi dalam bahasa pengamat (peneliti, perancang) mengenai objek, relasi, dan sifat-sifatnya dalam tugas penelitian dan pengetahuan”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N,\; L_N \rangle$$
- $L_N$ — bahasa pengamat
Definisi-definisi sistem dapat memuat jumlah komponen yang lebih banyak lagi, yang berkaitan dengan perlunya membedakan jenis-jenis elemen, relasi, dan sebagainya dalam kondisi tertentu.
Evolusi definisi sistem
Dengan membandingkan evolusi definisi sistem (elemen dan relasi, kemudian tujuan, kemudian pengamat) dengan evolusi penggunaan kategori-kategori epistemologis, dapat ditemukan kemiripan: pada mulanya, model (khususnya model formal) didasarkan pada pertimbangan elemen dan hubungan serta interaksi di antara keduanya saja; kemudian perhatian beralih kepada tujuan dan pencarian metode untuk representasi formalnya (fungsi tujuan, kriteria kinerja, dan sebagainya); dan sejak tahun 1960-an, perhatian yang semakin besar diberikan kepada pengamat — orang yang melakukan pemodelan atau menjalankan eksperimen (bahkan dalam fisika), yaitu pengambil keputusan.
Mengingat hal tersebut, dan berdasarkan analisis yang lebih mendalam mengenai esensi konsep sistem, tampaknya tepat untuk memperlakukan konsep ini sebagai kategori epistemologi, sebagai teori refleksi.
Definisi kerja sistem
Dengan mempertimbangkan berbagai definisi sistem dan evolusinya, dan tanpa memilih salah satu di antaranya sebagai definisi utama, seseorang bukan hanya dapat mengamati betapa sulitnya secara singkat mendefinisikan konsep-konsep semacam itu (yang biasanya dipahami secara intuitif) seperti “sistem”, tetapi juga menyadari kenyataan bahwa pada tahap-tahap yang berbeda dalam merepresentasikan suatu objek sebagai sistem, dalam berbagai situasi spesifik, definisi yang berbeda dapat digunakan. Selain itu, seiring pemahaman seseorang mengenai sistem diperjelas atau berpindah ke lapisan penelitian yang berbeda, definisi sistem tidak hanya boleh, tetapi seharusnya diperjelas.
Definisi yang mencakup elemen, relasi, tujuan, dan pengamat — serta kadang “bahasa” pengamat untuk merepresentasikan sistem — membantu merumuskan masalah dan menguraikan tahap-tahap utama metodologi analisis sistem. Dalam sistem organisasi, misalnya, jika orang yang berwenang mengambil keputusan tidak diidentifikasi, tujuan yang menjadi alasan dibentuknya sistem mungkin tidak akan tercapai. Namun, ada pula sistem yang pengamatnya jelas dengan sendirinya. Kadang bahkan tidak perlu menggunakan konsep tujuan secara eksplisit.
Misalnya, versi teori sistem yang dikembangkan oleh Yu. A. Urmantsev untuk mempelajari objek biologis dengan tingkatan relatif rendah seperti tumbuhan tidak mencakup konsep tujuan, karena konsep tersebut tidak khas bagi kelas objek ini; sebaliknya, gagasan tentang kesengajaan dan perkembangan dinyatakan dalam bentuk jenis relasi khusus — hukum-hukum komposisi.
Dengan demikian, dalam melakukan analisis sistem, seseorang sebaiknya terlebih dahulu merepresentasikan situasi tersebut menggunakan definisi sistem yang paling lengkap yang mungkin, kemudian, setelah mengidentifikasi komponen-komponen paling esensial yang memengaruhi pengambilan keputusan, merumuskan definisi “kerja” yang dapat diperjelas, diperluas, atau dipersempit tergantung jalannya analisis.
Definisi “kerja” dari sistem membantu peneliti (pengembang) memulai deskripsinya. Agar dapat memilih dengan benar elemen, relasi, sifat-sifatnya, dan komponen lain yang termasuk dalam definisi “kerja” sistem yang diadopsi, orang-orang yang merumuskan representasi verbal awal sistem ini harus menggunakan konsep-konsep tersebut dalam pengertian yang sama.
Pemilihan definisi sistem mencerminkan kerangka konseptual yang diadopsi dan pada dasarnya merupakan awal dari pemodelan. Oleh karena itu, sejak awal disarankan untuk menyajikan definisi dalam bentuk simbolis, yang memudahkan pemahaman yang lebih tidak ambigu oleh semua pihak yang terlibat dalam pengembangan atau penelitian sistem.
Dengan memandang definisi sistem sebagai sarana untuk memulai penelitiannya, dan berupaya mempertahankan integritas ketika mentransformasi atau merancang sistem, penulis bagian ini mengusulkan sebuah definisi di mana sistem tidak diurai menjadi partikel-partikel paling elementer (sebagaimana dilakukan dalam definisi-definisi yang telah dikutip sebelumnya), melainkan direpresentasikan sebagai agregat komponen tingkat tinggi yang secara fundamental diperlukan bagi keberadaan dan berfungsinya sistem yang sedang diteliti atau sedang dibuat:
$$S = \langle Z,\; \text{Str},\; \text{Tech},\; \text{Cond} \rangle$$
- $\{Z\}$ — himpunan atau struktur tujuan
- $\{\text{Str}\}$ — himpunan struktur (produksi, organisasi, dan sebagainya) yang mewujudkan tujuan-tujuan tersebut
- $\{\text{Tech}\}$ — himpunan teknologi (metode, alat, algoritme, dan sebagainya) yang mewujudkan sistem
- $\{\text{Cond}\}$ — kondisi keberadaan sistem, yaitu faktor-faktor yang memengaruhi penciptaan, fungsi, dan perkembangannya
Definisi ini memungkinkan untuk tidak merusak sistem yang sedang diteliti, tetapi mempertahankan struktur utamanya di dalamnya, mengembangkannya sesuai dengan tujuan yang dinyatakan; ketika menciptakan sistem baru, definisi ini membantu memperoleh konsep desain yang menyeluruh dan mewujudkan pendekatan berorientasi tujuan terhadap penciptaan sistem.
Materialitas dan imaterialitas sistem
Selama masa pembentukan penelitian sistem pada tahun 1960-an dan 1970-an, perdebatan mengenai apakah sistem bersifat material atau imaterial cukup sering muncul. Tidak semua orang menganggap masalah ini jelas bahkan hingga saat ini.
Di satu sisi, dalam upaya menekankan materialitas sistem, sejumlah peneliti mengganti istilah “elemen” dalam definisi mereka dengan istilah “benda”, “objek”, atau “item”; meskipun istilah terakhir ini juga dapat ditafsirkan sebagai objek abstrak atau subjek penelitian, para penulis definisi ini jelas bermaksud mengarahkan perhatian pada keberwujudan dan materialitas sistem.
Di sisi lain, dalam definisi Yu. I. Chernyak yang dikutip di atas, dan terutama dalam definisi S. Optner, sistem hanya dapat ditafsirkan sebagai suatu representasi — yaitu sebagai sesuatu yang hanya ada dalam kesadaran peneliti atau perancang. Setiap spesialis yang memahami keteraturan teori refleksi tampaknya akan berkeberatan: bukankah konsep (representasi ideal dari sistem) kelak akan ada dalam perwujudan material, dan bagi masalah pengambilan keputusan penting untuk menekankan bahwa konsep sistem dapat berfungsi sebagai sarana untuk meneliti suatu masalah dan menyelesaikan suatu tugas. Meski demikian, definisi-definisi yang disebutkan di atas mengalami kritik pada masa itu dari para pendukung materialitas sistem, khususnya para filsuf.
V. G. Afanasyev menunjukkan kesia-siaan perdebatan mengenai materialitas atau imaterialitas sistem: “…sistem-sistem yang berada secara objektif — dan konsep sistem; konsep sistem yang digunakan sebagai alat untuk mengenali sistem — dan sekali lagi sistem nyata, yang pengetahuannya telah diperkaya oleh representasi berbasis sistem kita — demikianlah dialektika antara yang objektif dan yang subjektif dalam suatu sistem…”.
Sehubungan dengan persoalan yang dibahas, perlu dicatat bahwa dalam Ensiklopedia Besar Soviet, di samping definisi yang dikutip di atas, diberikan pula definisi berikut: sistem adalah “kesatuan objektif dari entitas, fenomena, dan pengetahuan tentang alam dan masyarakat yang saling terkait oleh hukum-hukum” — yaitu, ditekankan bahwa konsep elemen (dan dengan demikian konsep sistem) dapat diterapkan baik pada objek yang benar-benar ada dan terwujud secara material, maupun pada pengetahuan tentang objek-objek tersebut atau perwujudannya di masa depan.
Dengan demikian, dalam konsep sistem (seperti dalam kategori pengetahuan lainnya), yang objektif dan yang subjektif membentuk kesatuan dialektis, dan seseorang seharusnya tidak berbicara mengenai materialitas atau imaterialitas sistem, melainkan mengenai cara mendekati objek-objek penelitian sebagai sistem, merepresentasikannya secara berbeda pada tahap-tahap pengetahuan atau penciptaan yang berbeda.
Lapisan-lapisan tinjauan sistem
Sebagai contoh, Yu. I. Chernyak menunjukkan bahwa objek yang sama pada tahap-tahap pemeriksaan yang berbeda dapat direpresentasikan dalam berbagai aspek, dan sesuai dengan itu mengusulkan untuk menggambarkan sistem yang sama pada berbagai tingkat keberadaan: filosofis (epistemologis), penelitian ilmiah, desain, rekayasa, dan seterusnya, hingga ke perwujudan material.
Dengan kata lain, pada tahap-tahap yang berbeda dalam tinjauan suatu sistem, konsep-konsep yang berbeda dapat ditanamkan dalam istilah “sistem”; dapat dikatakan bahwa sistem itu berada dalam bentuk-bentuk yang berbeda. M. Mesarovic mengusulkan untuk membedakan lapisan-lapisan tinjauan sistem.
Lapisan-lapisan serupa dapat ada bukan hanya pada saat penciptaan, tetapi juga pada saat pengenalan suatu objek — yaitu, dalam merepresentasikan objek yang benar-benar ada sebagai sistem yang dipahami secara abstrak dalam kesadaran (atau dalam model), yang selanjutnya dapat membantu menciptakan objek baru dan mengembangkan rekomendasi untuk transformasi (penataan ulang, rekonstruksi) objek yang sudah ada.
Metodologi analisis sistem (atau model penelitian sistem) tidak harus mencakup seluruh proses pengenalan atau perancangan suatu sistem; metodologi tersebut dapat dikembangkan untuk salah satu lapisannya saja (yang, sebagai aturan, memang demikian dalam praktik). Untuk mencegah perselisihan terminologis atau perselisihan lainnya di antara para peneliti atau pengembang suatu sistem, pertama-tama seseorang harus menetapkan dengan jelas lapisan tinjauan sistem mana yang sedang dibahas.