Ontwikkeling van de systeembenadering

De geschiedenis van de ontwikkeling van de systeembenadering — dit is de weg van filosofische reflectie over complexiteit naar het scheppen van instrumenten voor het beheersen van die complexiteit. Systeemanalyse heeft talloze disciplines verenigd en is een onmisbaar onderdeel geworden van het wetenschappelijke en praktische instrumentarium van de eenentwintigste eeuw.

Systeemanalyse als wetenschappelijke richting heeft zich gevormd in de twintigste eeuw, maar haar wortels reiken terug tot de oudheid en zijn verbonden met de evolutie van begrippen over heelheid, de wisselwerking tussen deel en geheel, structuurgebondenheid en de dynamiek van systemen. De geschiedenis van de ontwikkeling van systeemanalyse weerspiegelt de overgang van filosofische reflectie over systeemdenken naar het scheppen van geformaliseerde methoden voor het modelleren en beheersen van complexe objecten.

Antieke en voorwetenschappelijke oorsprong

Ideeën die ten grondslag liggen aan systeemanalyse, komen al voor in de filosofie van het oude Griekenland. Aristoteles formuleerde het principe dat het geheel meer is dan de som der delen — dit is een van de eerste uitdrukkingen van het idee van systemische heelheid. In de Renaissance en de Nieuwe Tijd verdiepten de inzichten over structuur en orde in de natuur zich dankzij methoden van inductie en deductie (F. Bacon, R. Descartes), alsmede door het opstellen van wiskundige modellen van wisselwerkingen (I. Newton, G. Leibniz).

Negentiende eeuw: het ontstaan van de voorwaarden voor systeemdenken

In de negentiende eeuw ontstaan benaderingen die de ideeën van georganiseerdheid en heelheid weerspiegelen:

• In de scheikunde (A. Boetlerov) — de theorie van de chemische structuur als voorbeeld van de systemische afhankelijkheid van eigenschappen ten opzichte van structuur;
• In de biologie — de celtheorie (Schwann en Schleiden), ideeën over aanpassing en evolutie (H. Spencer, C. Darwin);
• In de filosofie — differentiatie en integratie als universele processen.

Er ontstaat een behoefte aan integratie van humane en formele kennis — een voorwaarde voor toekomstige interdisciplinaire wetenschappen.

Begin twintigste eeuw: het ontstaan van systemische richtingen

Aan het begin van de twintigste eeuw worden pogingen ondernomen om universele organisatorische wetmatigheden te doordenken:

• A. A. Bogdanov introduceert het begrip tektologie — de algemene organisatiewetenschap, waarin hij het principe van het beweeglijk evenwicht beschrijft als bestaansvorm van open systemen;
• E. Bauer formuleert het principe van de principiële niet-evenwichtigheid van levende systemen, waarbij hij hun actieve karakter benadrukt en het voortdurende energieverbruik voor het in stand houden van de structurele heelheid.

Zowel de tektologie van Bogdanov als het principe van niet-evenwichtigheid van Bauer werden ideologische en methodologische voorlopers van vele latere richtingen in de systeemwetenschappen, waaronder:

• de algemene systeemtheorie van L. von Bertalanffy,
• de synergetica van H. Haken,
• de theorie van zelforganisatie en niet-lineaire dynamiek,

Tektologie van A. A. Bogdanov

Een van de eerste benaderingen van systeemdenken was de tektologie, ontwikkeld door A. A. Bogdanov (echte naam — Aleksandr Aleksandrovitsj Malinovski). In zijn meerdelige werk «Tektologie. De algemene organisatiewetenschap» (1903–1922) streefde Bogdanov ernaar universele organisatorische wetten te destilleren die werkzaam zijn op alle niveaus: het fysische, biologische, sociale en culturele.

Het kernpunt van de tektologie is het principe van het beweeglijk evenwicht, volgens hetwelk elk georganiseerd systeem zijn stabiliteit handhaaft dankzij voortdurende wisselwerking met de externe omgeving en compensatie van optredende veranderingen. In deze zin wordt het systeem beschouwd als een actieve deelnemer aan de uitwisseling van stof, energie en informatie, en is zijn stabiliteit het resultaat van een dynamisch evenwicht.

Bogdanov introduceerde feitelijk als een van de eersten het begrip open systeem, hoewel hij zijn eigen begrippenapparaat gebruikt — «ingressie», «egressie», «dissimilatie», «assimilatie» e.d. Ondanks de complexiteit van de terminologie anticipeerde de tektologie op vele ideeën van de algemene systeemtheorie en de systeemdynamiek.

Principe van niet-evenwichtigheid van E. Bauer

In de jaren dertig van de twintigste eeuw stelde de Hongaars-Russische bioloog Ervin Bauer een voor de biologie en de systeemtheorie fundamenteel principe voor: levende systemen zijn principieel niet in evenwicht. In zijn werk «Theoretische biologie» (1935) is het idee uiteengezet dat levende systemen, in tegenstelling tot fysische en chemische objecten, nooit in een evenwichtstoestand verkeren, maar voortdurend arbeid verrichten tegen de entropie ten koste van hun eigen vrije energie.

Het organisme, volgens Bauer, verbruikt niet slechts externe energie, maar gebruikt deze in de eerste plaats voor het in stand houden van zijn interne niet-evenwichtige structuur. Dit betekent dat de stabiliteit van een levend systeem niet alleen wordt gewaarborgd door een externe toevoer van energie, maar ook door de actieve herverdeling en accumulatie ervan in doelgerichte structuren — een voorloper van de begrippen «biopotentiaal» en «doelgerichte activiteit».

Bauer onderbouwde daarmee de interne gerichtheid en georganiseerdheid van levende systemen en zette een stap in de richting van begrip van zelforganisatie en duurzame ontwikkeling, wat van fundamenteel belang werd voor toekomstige concepten van systemen met doelgericht gedrag.

Midden twintigste eeuw: institutionalisering van de systeembenadering

In het tweede kwart van de twintigste eeuw maakte de systeembenadering de overgang van een fase van theoretisch zoeken naar wetenschappelijke institutionalisering. Dit manifesteerde zich in de vorming van zelfstandige disciplines, academische scholen, wetenschappelijke termen en begrippen, organisatorische structuren, alsmede in het ontstaan van praktijkgerichte richtingen van systeemanalyse.

In deze periode begint systeemdenken gestructureerde wetenschappelijke vormen aan te nemen:

• Cybernetica (N. Wiener) — de wetenschap van besturing en communicatie in levende organismen en machines;
• Operations research — een interdisciplinaire benadering voor het oplossen van beheers- en optimalisatievraagstukken, ontwikkeld vanaf de jaren veertig;
• Algemene systeemtheorie (L. von Bertalanffy) — het concept van een open systeem, in staat tot zelfregulatie en toenemende complexiteit ten spijt van entropie.

Cybernetica en technische toepassingen

Een van de sleutelfasen van de institutionalisering was het ontstaan van de cybernetica als wetenschap van besturing, communicatie en regulatie in technische, biologische en sociale systemen. De cybernetica kreeg een impuls in de jaren veertig, mede dankzij het werk van Norbert Wiener, die de grondslagen formuleerde van een universele benadering van zelfregulerende systemen.

De ideeën van de cybernetica werden in de USSR overgenomen en verder ontwikkeld. In 1959 werd bij het Presidium van de Academie van Wetenschappen van de USSR de Wetenschappelijke Raad voor het complexe vraagstuk «Cybernetica» opgericht onder leiding van academicus A. I. Berg. In dezelfde periode begonnen biotechnische en technische richtingen actief te worden ontwikkeld, waaronder automatisering, besturing en informatieverwerking.

Operations research

Parallel hieraan nam de richting van operations research (OR) vorm aan — een discipline gericht op het oplossen van praktische vraagstukken op het gebied van beheer, planning en optimalisatie onder omstandigheden van schaarste aan middelen en onzekerheid. OR groeide voort uit militaire toepassingen uit de Tweede Wereldoorlog en verspreidde zich snel in de economie, logistiek en industrie. In de USSR is de ontwikkeling van OR verbonden met geleerden als L. V. Kantorovitsj, J. S. Ventsel, N. P. Boeslenko, N. N. Moisejev e.a., die bijdroegen aan de ontwikkeling van methoden voor modellering, statistische analyse, optimalisatie en simulatiemodellering van complexe systemen.

Vorming van de algemene systeemtheorie

Een markante stap was de formulering van de algemene systeemtheorie (General System Theory) door de Oostenrijkse bioloog Ludwig von Bertalanffy. Zijn concept van het open systeem, dat in voortdurende wisselwerking staat met de omgeving, maakte het mogelijk systeemdenken een formeel en universeel karakter te geven. In tegenstelling tot de cybernetica, gericht op besturing en terugkoppeling, richtte de theorie van Bertalanffy de aandacht op structuur, hiërarchie en evolutie van systemen.

Het ontstaan van systeemanalyse als toegepast vakgebied

In dezelfde periode neemt systeemanalyse vorm aan als toegepaste richting, gericht op:

• het formuleren van complexe interdisciplinaire vraagstukken;
• modellering met inachtneming van meervoudige factoren en onzekerheid;
• integratie van verschillende methoden (formele en op deskundigheid gebaseerde);
• het ontwikkelen van managementbeslissingen.

Tweede helft van de twintigste eeuw: vorming van systeemanalyse als toegepaste discipline

In de tweede helft van de twintigste eeuw neemt systeemanalyse de vorm aan van een toegepaste theorie, gericht op het oplossen van vraagstukken onder omstandigheden van onzekerheid, meervoudige criteria en hoge complexiteit. De stimulans hiervoor was de ontwikkeling van:

• geautomatiseerde beheersystemen,
• toegepaste wiskunde en beslissingstheorie,
• systems engineering en managementwetenschappen.