Există câteva zeci de definiții ale acestui concept. Analiza lor arată că definiția conceptului de sistem s-a schimbat nu doar ca formă, ci și ca substanță. Să analizăm principalele schimbări care au avut loc în definirea unui sistem pe măsură ce teoria sistemelor s-a dezvoltat, iar conceptul a intrat în uz practic.
Elemente și relații
Primele definiții afirmau, într-o formă sau alta, că un sistem este format din elemente (părți, componente) aᵢ și legături (relații) rⱼ între ele:
$$S = \{a_i,\; r_j\}$$
$$S = \langle A,\; R \rangle$$
$$S = A \cap R$$
În aceste notații formalizate sunt utilizate reprezentări set-teoretice diferite: în primele două, mulțimile sunt specificate fără a lua în considerare interrelațiile dintre mulțimile de elemente și relații; a treia reflectă faptul că un sistem nu este o simplă agregare de elemente și legături de un fel sau altul, ci include doar acele elemente și legături care se află la intersecție.
Ludwig von Bertalanffy a definit un sistem ca „un complex de componente în interacțiune” sau ca „o mulțime de elemente aflate în anumite relații unele cu altele și cu mediul”. În Marea Enciclopedie Sovietică, un sistem este definit printr-o traducere directă din greacă systema, însemnând „compoziție”, adică ceva compus, alcătuit din părți.
Termenii „elemente” și „componente”, „legături” și „relații” sunt de obicei utilizați ca sinonime (mai ales în traducerile definițiilor). Strict vorbind, însă, „componente” este un concept mai general decât „elemente”, deoarece poate denota o agregare de elemente. În ceea ce privește conceptele de „legătură” și „relație”, există și puncte de vedere diferite.
Dacă se cunoaște faptul că elementele sunt fundamental eterogene, acest lucru poate fi luat în considerare imediat în definiție prin distingerea unor mulțimi diferite de elemente:
$$S = \langle A,\; B,\; R \rangle$$
În definiția lui M. Mesarovic, se distinge o mulțime X de obiecte de intrare (care acționează asupra sistemului) și o mulțime Y de rezultate de ieșire, între care se stabilește o relație de intersecție generalizată, care poate fi exprimată fie ca în notația originală a autorului, fie folosind alte simboluri de intersecție:
$$S \subseteq X \times Y$$
Dacă un anumit tip de relație se aplică doar elementelor din mulțimi diferite și nu este utilizat în interiorul fiecăreia dintre ele, acest lucru poate fi reflectat astfel:
$$S = \{a_i \; r_j \; b_k\}$$
- $\{a_i \; r_j,\; b_k\}$ — elemente ale unui nou sistem format din elementele mulțimilor originale $A$ și $B$.
Această formă de notație este numită sintagmă în lingvistica matematică.
Proprietățile elementelor și relațiilor
Pentru a preciza elementele și relațiile, definițiile includ proprietăți. Astfel, în definiția lui A. Hall, proprietățile (atributele) Q_A completează conceptul de element (obiect):
$$S = \langle A,\; R,\; Q_A \rangle$$
- $Q_A$ — proprietăți (atribute)
A. I. Uyemov, definind un sistem prin conceptele de „lucruri”, „proprietăți” și „relații”, a propus definiții duale: în una, proprietățile caracterizează elementele (lucrurile), iar în cealaltă, proprietățile caracterizează legăturile (relațiile):
$$S = \langle a_i,\; r_j,\; q_i \rangle \quad \text{and} \quad S = \langle a_i,\; r_j,\; q_j \rangle$$
- $a_i$ — elemente
- $r_j$ — legături (relații)
- $q_i$ — proprietăți ale elementelor
- $q_j$ — proprietăți ale legăturilor (relațiilor)
Scopul
Ulterior, conceptul de scop a apărut în definițiile unui sistem. La început implicit: în definiția lui F. E. Temnikov, „un sistem este o mulțime organizată” (unde scopul apare atunci când este dezvăluit conceptul de „organizat”); în dicționarul filosofic, un sistem este „o mulțime de elemente aflate în relații și legături unele cu altele și formând o anumită unitate integrală”. Apoi a apărut sub forma unui rezultat final, a unui criteriu de formare a sistemului sau a unei funcții (a se vedea definițiile lui V. I. Vernadsky, R. Gibson, P. K. Anokhin și M. G. Gaaze-Rapoport), iar mai târziu cu menționarea explicită a unui scop.
În mod simbolic, acest grup de definiții poate fi reprezentat astfel:
$$S = \langle A,\; R,\; Z \rangle$$
- $Z$ — scop, mulțime sau structură de scopuri.
Unele definiții specifică condițiile formării scopului — mediul, intervalul de timp, adică perioada în care sistemul și scopurile sale vor exista. Acest lucru este realizat, de exemplu, în definiția lui V. N. Sagatovsky, care constituie totodată baza uneia dintre tehnicile de structurare a scopurilor: un sistem este „o mulțime finită de elemente funcționale și de relații între ele, distinsă din mediul său în conformitate cu un scop specific, într-un interval de timp definit”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; S_R,\; T \rangle$$
- $S_R$ — mediu
- $T$ — timpul de existență al sistemului
Observatorul
În continuare, definițiile unui sistem au început să includă, alături de elemente, relații și scopuri, și un observator N — adică persoana care reprezintă un obiect sau un proces ca sistem în procesul de cercetare sau de luare a deciziilor:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N \rangle$$
- $N$ — observator, cercetător
W. R. Ashby a atras atenția asupra necesității de a lua în considerare interacțiunea dintre sistemul studiat și cercetător. Dar prima definiție care a inclus explicit un observator a fost dată de Yu. I. Chernyak: „Un sistem este o reflectare în conștiința unui subiect (cercetător, observator) a proprietăților obiectelor și a relațiilor dintre acestea, în sarcina de cercetare și cunoaștere”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N \rangle$$
În versiunile ulterioare ale acestei definiții, Yu. I. Chernyak a luat în considerare și limbajul observatorului, începând cu formularea: „Un sistem este o reprezentare în limbajul observatorului (cercetător, proiectant) a obiectelor, relațiilor și proprietăților lor, în sarcina de cercetare și cunoaștere”:
$$S = \langle A,\; R,\; Z,\; N,\; L_N \rangle$$
- $L_N$ — limbajul observatorului
Definițiile unui sistem pot conține un număr și mai mare de constituenți, ceea ce este legat de necesitatea diferențierii tipurilor de elemente, relații etc. în condiții specifice.
Evoluția definiției unui sistem
Comparând evoluția definiției unui sistem (elemente și relații, apoi scop, apoi observator) cu evoluția utilizării categoriilor gnoseologice, se poate observa o similitudine: inițial, modelele (în special cele formale) se bazau pe luarea în considerare doar a elementelor și legăturilor, a interacțiunilor dintre acestea; apoi atenția s-a îndreptat spre scop și spre căutarea unor metode de reprezentare formalizată a acestuia (funcție obiectiv, criteriu de performanță etc.); iar din anii 1960 încoace, s-a acordat o atenție tot mai mare observatorului — persoana care realizează modelarea sau conduce experimentul (inclusiv în fizică), adică decidentul.
Având în vedere acest lucru, și pe baza unei analize mai profunde a esenței conceptului de sistem, pare potrivit să tratăm acest concept ca o categorie a gnoseologiei, a teoriei reflectării.
Definiția de lucru a unui sistem
Analizând diversele definiții ale unui sistem și evoluția lor, fără a evidenția vreuna dintre ele ca definiție principală, se poate observa nu doar cât de dificil este să se definească succint asemenea concepte (de obicei percepute intuitiv) precum „sistem”, ci și faptul că, în diferite etape ale reprezentării unui obiect ca sistem, în diverse situații concrete, pot fi utilizate definiții diferite. Mai mult, pe măsură ce înțelegerea sistemului se precizează sau se trece la un alt strat al cercetării sale, definiția unui sistem nu doar poate, ci și trebuie să fie precizată.
O definiție care include elementele, relațiile, scopul și observatorul — și, uneori, „limbajul” observatorului pentru reprezentarea sistemului — ajută la formularea problemei și la schițarea principalelor etape ale metodologiei analizei sistemelor. În sistemele organizaționale, de exemplu, dacă nu este identificată persoana competentă să ia decizii, scopul pentru care este creat sistemul poate să nu fie atins. Dar există sisteme pentru care observatorul este evident. Uneori nu este nici măcar necesar să se folosească explicit conceptul de scop.
De exemplu, versiunea teoriei sistemelor dezvoltată de Yu. A. Urmantsev pentru studierea unor obiecte biologice relativ elementare, cum ar fi plantele, nu include conceptul de scop, întrucât acesta nu este caracteristic acestei clase de obiecte; în schimb, noțiunea de finalitate și dezvoltare este exprimată sub forma unui tip special de relații — legile de compoziție.
Astfel, la efectuarea analizei sistemelor, este necesar, în primul rând, să se reprezinte situația folosind cea mai completă definiție posibilă a unui sistem, iar apoi, după identificarea celor mai esențiale componente care influențează luarea deciziilor, să se formuleze o definiție „de lucru”, care poate fi precizată, extinsă sau restrânsă în funcție de desfășurarea analizei.
Definiția „de lucru” a unui sistem îl ajută pe cercetător (dezvoltator) să înceapă descrierea acestuia. Pentru a selecta corect elementele, relațiile, proprietățile acestora și ceilalți constituenți necesari, incluși în definiția „de lucru” adoptată a sistemului, persoanele care formulează această reprezentare verbală inițială a sistemului trebuie să utilizeze aceste concepte în același sens.
Alegerea unei definiții a sistemului reflectă cadrul conceptual adoptat și reprezintă, în esență, începutul modelării. De aceea, de la bun început este recomandabil să se prezinte definițiile sub formă simbolică, ceea ce facilitează o înțelegere mai lipsită de ambiguitate din partea tuturor participanților la dezvoltarea sau cercetarea sistemului.
Considerând definiția unui sistem ca mijloc de a începe cercetarea acestuia și urmărind să păstreze integritatea la transformarea sau proiectarea unui sistem, autorul acestei secțiuni a fost condus să propună o definiție în care sistemul nu este decompus în cele mai elementare particule (așa cum se face în definițiile deja citate), ci este reprezentat ca o agregare de componente de nivel înalt, fundamental necesare pentru existența și funcționarea sistemului cercetat sau creat:
$$S = \langle Z,\; \text{Str},\; \text{Tech},\; \text{Cond} \rangle$$
- $\{Z\}$ — mulțime sau structură de scopuri
- $\{\text{Str}\}$ — mulțime de structuri (de producție, organizaționale etc.) care realizează scopurile
- $\{\text{Tech}\}$ — mulțime de tehnologii (metode, instrumente, algoritmi etc.) care realizează sistemul
- $\{\text{Cond}\}$ — condiții de existență a sistemului, adică factori care afectează crearea, funcționarea și dezvoltarea acestuia
Această definiție permite să nu se distrugă sistemul cercetat, ci să se păstreze în cadrul acestuia principalele sale structuri, dezvoltându-le în conformitate cu scopurile stabilite; la crearea unui nou sistem, ea ajută la obținerea unei concepții de proiectare unitare și la realizarea unei abordări orientate spre scop în crearea sistemului.
Materialitatea și imaterialitatea unui sistem
În perioada de formare a cercetării sistemelor, în anii 1960 și 1970, dezbaterile privind caracterul material sau imaterial al sistemelor apăreau destul de frecvent. Nici astăzi această problemă nu este clară pentru toată lumea.
Pe de o parte, dorind să sublinieze materialitatea sistemelor, unii cercetători au înlocuit termenul „element” din definițiile lor cu termenii „lucru”, „obiect” sau „articol”; deși aceștia din urmă pot fi interpretați și ca obiecte sau subiecte abstracte de cercetare, autorii acestor definiții au intenționat clar să atragă atenția asupra tangibilității și materialității sistemului.
Pe de altă parte, în definiția lui Yu. I. Chernyak citată mai sus, și mai ales în definiția lui S. Optner, un sistem poate fi interpretat doar ca o reprezentare — adică ceva care există exclusiv în conștiința cercetătorului sau proiectantului. Orice specialist care înțelege regularitățile teoriei reflectării ar obiecta, se pare: desigur, conceptul (reprezentarea ideală a sistemului) va exista ulterior într-o întruchipare materială, iar pentru problemele de decizie este important să se sublinieze că conceptul de sistem poate servi ca mijloc de cercetare a unei probleme și de rezolvare a unei sarcini. Cu toate acestea, definițiile menționate mai sus au fost supuse criticii în această perioadă de către susținătorii materialității sistemelor, în special de către filosofi.
V. G. Afanasyev a demonstrat inutilitatea dezbaterii privind materialitatea sau imaterialitatea unui sistem: „…sisteme existente în mod obiectiv — și conceptul de sistem; conceptul de sistem utilizat ca instrument de cunoaștere a sistemului — și din nou sistemul real, a cărui cunoaștere a fost îmbogățită de reprezentările noastre sistemice — aceasta este dialectica obiectivului și subiectivului într-un sistem…”.
În legătură cu problema discutată, să notăm că în Marea Enciclopedie Sovietică, alături de definiția citată mai sus, este dată și următoarea: un sistem este „o unitate obiectivă a entităților, fenomenelor și cunoștințelor despre natură și societate, legate între ele prin legi” — adică se subliniază că conceptul de element (și, în consecință, de sistem) poate fi aplicat atât obiectelor existente, realizate material, cât și cunoștințelor despre acele obiecte sau despre viitoarele lor realizări.
Astfel, în conceptul de sistem (ca și în orice altă categorie a cunoașterii), obiectivul și subiectivul constituie o unitate dialectică, și nu trebuie să se vorbească despre materialitatea sau imaterialitatea unui sistem, ci despre abordarea obiectelor de cercetare ca sisteme, despre reprezentarea lor diferită în diferite etape ale cunoașterii sau creării.
Straturile de considerare a sistemului
De exemplu, Yu. I. Chernyak arată că același obiect, în diferite etape ale examinării sale, poate fi reprezentat în diverse aspecte, și propune, în consecință, să se reprezinte același sistem la diferite niveluri de existență: filosofic (gnoseologic), științific-de cercetare, de proiectare, ingineresc și așa mai departe, până la întruchiparea materială.
Cu alte cuvinte, în diferite etape ale considerării unui sistem, în termenul „sistem” pot fi înglobate concepte diferite; se poate vorbi, ca să spunem așa, despre existența sistemului sub diferite forme. M. Mesarovic propune distingerea straturilor de considerare a sistemului.
Straturi analoge pot exista nu numai în procesul de creare, ci și în procesul de cunoaștere a unui obiect — adică în reprezentarea obiectelor existente în realitate ca sisteme, concepute abstract în conștiință (sau în modele), care pot ajuta apoi la crearea de noi obiecte și la elaborarea de recomandări pentru transformarea (restructurarea, reconstrucția) celor existente.
O metodologie de analiză a sistemelor (sau un model de cercetare a sistemelor) nu trebuie neapărat să cuprindă întregul proces de cunoaștere sau proiectare a unui sistem; ea poate fi elaborată pentru unul dintre straturile sale (ceea ce, de regulă, se întâmplă în practică). Pentru a preveni dezacordurile terminologice sau de altă natură între cercetătorii sau dezvoltatorii unui sistem, trebuie mai întâi să se precizeze clar la care strat anume de considerare a sistemului se referă discuția.