Libmonster ID: RU-9088
Автор(ы) публикации: И. А. Герасимов

В последнее время в науке термины "система" и "сложная система" стали одними из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. В связи с этим становится актуальным вопрос о моделировании сложных систем [1, 2]. В данной статье рассмотрен вопрос о подходах к моделированию сложных систем, а также ряд трудностей, возникающих при попытках его решения.

Согласно [1] система - это совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которая образует определенную целостность, единство. Система характеризуется целостностью (несводимостью свойств системы к сумме свойств составляющих ее элементов и невыводимость из последних свойств целого); структурностью (возможностью описания системы через установление ее структуры, сети связей и отношений); взаимозависимостью системы и среды; иерархичностью (каждый компонент системы может рассматриваться как система, а исследуемая в данном случае система представляет собой один из компонентов другой системы). Познание системы из-за ее сложности привело к построению множества различных моделей, каждая из которых описывает лишь часть системы. В связи с этим центральной проблемой системного анализа и общей теории систем является разработка и построение обобщенной модели сложной системы [2]. Ряд трудностей, возникающих при построении таких моделей, и подходы к их разработке будут описаны ниже.

На сегодняшний день достаточно четко произведена каталогизация некоторых основных характеристик сложных систем: нелинейность взаимосвязи между элементами, наличие обратных связей,

стр. 26

нестационарность процессов, целостность системы и т. д. Хотя ниже будет рассмотрен пример сложной системы, в которой наличие обратной связи пока не установлено. Безусловно, данный перечень не охватывает полностью всех характеристик сложных систем, но каталогизация признаков всегда предшествует их классификации, а значит, она необходима для дальнейшего продвижения в рамках данной задачи. Еще одной основной характеристикой, безусловно, является тот факт, что сама по себе сложная система представляет собой субстанцию, обладающую качествами, которые не присущи ее элементам в отдельности. При этом в работе [3] говорится, что поведение сложной системы, состоящей из множества элементарных блоков и рассматриваемой как целое, может давать новые качественные эффекты, не присущие каждому из ее элементов в отдельности.

Рассмотрим данное замечание на примере такой системы, как живой организм, элементами которого являются органы. Новым качественным эффектом, который проявляется при рассмотрении такой системы, является жизнь в полном понимании этого слова (как биологическая, так и духовная), которая не присуща органу как элементарному блоку данной системы, взятому в отдельности. На основании этого можно выделить одну из основных проблем математического моделирования сложных систем: моделирование и прогнозирование поведения сложной системы, исходя из исходных характеристик элементов данной системы, является невозможным для создания универсальных моделей сложных систем.

Еще одной проблемой, возникающей при моделировании сложных систем, является моделирование бесконечных объектов. В качестве примера также рассмотрим человеческий организм. Как уже говорилось ранее, сложные системы характеризуются иерархичностью, т. е. их можно разделить на несколько составляющих подсистем, каждая из которых представляет собой систему. Наиболее ярко это можно пояснить на примере организма человека следующим образом: сам по себе он представляет собой сложную систему, однако, если разделить его на составляющие "подсистемы" - нервная система, желудочно-кишечный тракт и т. д., то каждую из этих подсистем в рамках конкретной задачи можно рассматривать как самостоятельную сложную систему. Подобное разделение хорошо для тех случаев, когда этой конкретной задачей является понимание данной подсистемы, ее особенностей, функций, функционирования ее составляющих. Однако подобное рассмотрение будет неправильным при попытке управления системой, т. е.

стр. 27

внешнего воздействия на данную систему. Возвращаясь к нашему примеру, можно пояснить это следующим образом: лекарственные препараты, воздействуя на функционирование одной "подсистемы", могут вносить изменения в функционирование других за счет побочных эффектов. Однако чем сложнее данная система, тем сложнее учесть влияние всех возможных внешних возбудителей на все составляющие данной системы. При этом следует заметить, что каждая сложная система может не только состоять из ряда сложных систем, но и сама являться компонентом более сложной системы и т. д.. Например, орган, являясь частью сложной системы человеческого организма, сам по себе представляет сложную систему, состоящую из клеток, в которых происходят физико-химические реакции на молекулярном уровне. Однако сама по себе клетка также является сложной системой и так далее до бесконечности. Кроме того, изменения элементов систем, находящихся на одном иерархическом уровне, могут повлечь за собой изменения на других уровнях. Например, изменения на молекулярном и клеточном уровнях в организме человека влекут за собой изменения в функционировании систем органов. А поскольку таких уровней и систем бесконечное множество, то мы сталкиваемся с проблемой бесконечности возможных взаимодействий и взаимных влияний элементов одних систем на другие системы. В работе [4] говорится, что в науке вряд ли можно создать конечную модель, которая бы в точности повторяла бесконечную структуру. А для моделирования сложных систем необходимо, чтобы модель давала представление о целостном функционировании системы, возникающем в результате взаимодействия всех элементов и уровней. Из вышесказанного следует вторая проблема в математическом моделировании сложных систем: создание модели ряда сложных систем, таких, как человеческий организм, затруднительно в силу того, что все существующие модели конечны, а для решения такой задачи требуется разработка метода, позволяющего моделировать бесконечную структуру.

Наиболее сложными с точки зрения моделирования считаются целенаправленные и самоорганизующиеся системы [1,2]. При этом следует заметить, что рассмотренный нами пример - человеческий организм - является и целенаправленной, и самоорганизующейся сложной системой. Более того, отдельную сложность представляют собой системы, поведение которых подчиняется не одной, а целому множеству целей, согласно которым может происходить самоорганизация элементов системы на любом из иерархических

стр. 28

уровней в зависимости от поставленной цели. Для таких сложных систем характерно наличие различных не согласующихся между собой целей. Большинство имеющихся на сегодняшний день моделей направлены на моделирование целенаправленных систем, подчиняющихся либо конкретной цели, либо нескольким согласующимся между собой целям. В качестве примера можно взять уже имеющиеся социальные или экономические модели. Такие модели могут рассматривать в качестве системы предприятие. Система подобного рода может подчиняться целям повышения уровня подготовки и работоспособности коллектива, повышения зарплаты без уменьшения непосредственного дохода самого предприятия и т. д. Очевидно, что данные цели являются согласующимися между собой. Однако возможно возникновение ряда задач, для решения которых необходимо достижение несогласующихся целей. В рамках нашего примера метут быть рассмотрены цели отдельно взятых людей, работающих на данном предприятии, а следовательно, являющихся элементами этой системы. В этом случае методы, предложенные в основной модели предприятия, могут не удовлетворять интересам всех сотрудников, что может повлечь за собой ухудшение функционирования предприятия как целостной системы, а следовательно, цели, поставленные в основной задаче, не будут достигнуты, и модель окажется неверной. Обычно, если возникает ряд задач, которые ставят несогласующиеся цели, для решения ее создается множество различных моделей, каждая из которых направлена на определенную цель или совокупность согласующихся целей и не охватывает всей проблемы в целом. В то же время при моделировании сложной системы не должна нарушаться целостность структуры. Следовательно, можно сформулировать еще одну трудность в моделировании сложных систем: обобщенная модель системы должна давать возможность моделирования сложной целенаправленной самоорганизующейся системы, подчиненной несогласующимся между собой целям, без разрушения целостности данной системы.

В продолжение данной мысли следует напомнить, что самоорганизация таких сложных систем, как предприятие или человеческий организм, может происходить на любом из иерархических уровней в зависимости от поставленных целей. Возможно, что результатом такой организации станет появление эмерджента, т. е. чего-то принципиально нового [5]. Подобные суждения лежат в основе теории эмерджентной эволюции (от лат. emergo - возникать), и сегодня уделяется особое внимания моделированию эмерджентных систем.

стр. 29

Согласно эмерджентной эволюции развитие всего живого является суммой двух процессов - преобразования прежних свойств и редких актов возникновения принципиально новых эмерджентов [5]. Следует заметить, что согласно [6], на сегодняшний день не существует достаточно развитой математической модели теории эволюции, позволяющей получать аналитическим путем общесистемные закономерности. На основании этого можно сделать вывод о том, что имеющиеся модели не в состоянии моделировать поведение ряда эмерджентных систем.

Однако на данный момент уже сделан ряд подходов к моделированию сложных живых систем [6,7,9]. В работе [7] С. Линкером была предложена модель, согласно которой человеческое сознание представляет собой систему вычислительных органов, возникшую в результате эволюции. Эта система возникла и развивалась в результате естественного отбора. Линкер говорит, что "признаки целесообразности в природном мире являются продуктами естественного отбора реплицирующихся сущностей, а именно генов". Говоря об этом, он замечает, что сознание не представляет собой некую единую сущность, а составлено набором способностей, специализированных для решения различных адаптационных проблем. Разум образован способностями, предназначенными для размышления о пространстве, числе, вероятности, логике, физических объектах, живых существах, артефактах и сознаниях. Наш аффективный ассортимент охватывает эмоции, имеющие отношение к физическому миру, такие, как страх или отвращение, и эмоции, относящиеся к социальному и моральному миру: доверие, симпатия, признательность, вина, гнев и юмор. Наши социальные отношения формируются различными психологиями наших детей, родителей, родных братьев и сестер, других родственников, супругов, друзей, врагов, конкурентов, деловых партнеров и т. д. Мы также снабжены коммуникативными интерфейсами, прежде всего языком, жестами, голосом и мимикой. Линкер замечает, что "вычислительные органы" человека не похожи на отдельные чипы на плате, соединенные с помощью проводов. В качестве аналогии он предлагает рассмотреть уже описанный нами пример - тело, составленное из систем, разделенных на органы, образованные тканями, состоящими из клеток. Так же, как некоторые ткани, к примеру, эпителий, модифицировано используются во многих органах или как кровь и кожа взаимодействуют с остальным телом посредством "обширного интерфейса", некоторые специализированные мысли и эмоции могут служить составными частями различных агрегатов. При этом

стр. 30

ментальная жизнь состоит в обработке информации или вычислении: убеждения есть некая информация, мышление - вычисление, а эмоции, мотивы и желания - что-то вроде механизма обратной связи, благодаря которому агент чувствует различие наличного и конечного состояния и выполняет операции, предназначенные для уменьшения этого различия. Естественно, что для описания всех мыслительных операций не хватает методов, используемых современной математикой. Таким образом, можно предположить, что С. Линкером предложен подход к созданию моделей ряда сложных систем, в котором иерархичность системы заменяется на более сложную форму упорядоченности, а понятию "вычисление" приписывается гораздо более широкий смысл.

Как бы продолжая мысль Пинкера, предлагаем рассмотреть следующий факт. Существует разделение систем на материальные и абстрактные [1]. Согласно данному разделению, материальные системы являются целостными совокупностями материальных объектов, а абстрактные системы представляют собой продукт человеческого мышления. При этом в рамках подхода С. Пинкера человеческий мозг можно считать сложной материальной целенаправленной самоорганизующейся системой, которая с помощью "вычислительных операций" производит решение ряда задач, подчиненных различным целям. Тогда продукт его вычислительных операций, т. е. собственно продукт человеческого мышления, можно считать абстрактной системой. Исходя из подхода, предложенного С. Линкером, можно сделать вывод о том, что в результате функционирования сложной целенаправленной самоорганизующейся системы может образовываться абсолютно новая абстрактная целенаправленная система, которая может кроме всего прочего иметь целью изменение материальной системы, породившей ее с целью самоорганизации для решения более общей задачи. Из этого становится видна проблема сложности взаимосвязи между материальными и абстрактными системами. Эту проблему тоже необходимо учитывать при создании соответствующей модели.

Обобщая обозначенные проблемы, возникающие при подходах к моделированию сложных систем, можно предположить, что для подобных задач необходимы абсолютно новые методики, новая математика, которая позволяла бы учитывать описанные трудности. Имеющиеся на сегодняшний день модели конечны в силу того, что человеческое сознание не может представить себе бесконечный объект [4]. Этот факт в свою очередь может нарушить целостность модели сложной системы. Кроме того, подходы, реализующиеся

стр. 31

на практике, не в состоянии создать модель сложной целенаправленной системы, подчиняющейся множеству не взаимосвязанных между собой целей. Также затруднительным пока является создание моделей, рассматривающих материальную и абстрактную системы как части целого. В данном контексте бесконечную структуру и абстрактную систему можно назвать "ненаблюдаемой". В связи с этим появляется вопрос о введении математики, которая позволяла бы учитывать так называемые "наблюдаемые" и "ненаблюдаемые" элементы системы. Подобное разделение сложной системы на наблюдаемую и ненаблюдаемую части было предложено С. Н. Трониным в работе [8]. Согласно С. Н. Тронину, "у любой наблюдаемой системы имеется невидимая для наблюдателя, т. е. ненаблюдаемая часть". Он считает, что, рассматривая конечные множества и их свойства как наблюдаемую часть некоей системы, можно заключить, что должна существовать ненаблюдаемая часть той же системы. С. Н. Тронин считает, что под наблюдениями следует понимать довольно широкий класс взаимодействий "наблюдающего" и "наблюдаемого". "Наблюдением" должно считаться, в частности, любое применение некоторой общей теории к конкретной задаче, а наблюдаемой системой - некоторая совокупность задач, решаемая методами данной теории. Под наблюдателем необязательно следует понимать человека. Им может быть и прибор (компьютер), коллектив людей, метод, теория, гипотеза и т.п.. Работоспособная теоретическая модель должна включать в себя не только схемы воздействия наблюдателя на наблюдаемое, но и механизмы обратного (не обязательно симметричного) воздействия наблюдаемого на наблюдателя. Таким образом, автор данной работы предложил расширить понятия наблюдаемого и ненаблюдаемого в математике для решения более широкого круга задач, связанных со сложными системами. В качестве примера системы, имеющей наблюдаемую и ненаблюдаемую части, Трониным рассматривается система, наблюдаемая часть которой представляет собой класс алгоритмически построенных объектов и их конструктивно устанавливаемых свойств. При этом ненаблюдаемая часть этой системы с позиции Тронина должна быть гораздо больше и ее должны составлять объекты, которые не допускают конструктивного построения. Если же ограничить систему только объектами, допускающими конструктивное построение, то большую часть свойств данной системы станет невозможно понять. Безусловно, предложенная С. Н. Трониным концепция является расширением категориального аппарата для характеристики сложных систем, которое позволит получить более

стр. 32

четкое представление о сущности системы и взаимосвязях в ней. В ряде случаев подобный подход действительно необходим для решения ряда вышеуказанных задач.

Возможно, что в данном случае под наблюдаемой частью имелась в виду та часть системы, с которой возможно наличие обратной связи, а под "ненаблюдаемой" - та часть, которая является познаваемой исключительно на теоретическом уровне без наличия обратной связи с ней. Тогда этот подход позволит расширить математический аппарат для моделирования сложных систем и, вероятно, сделать еще один шаг к созданию таких моделей, как модель человеческого мозга или человеческого организма как целостной структуры, что позволит разрешить актуальные проблемы как фундаментального, так и прикладного характера.

ЛИТЕРАТУРА

1. Садовский В. Н. Система // Новая философская энциклопедия. Т. 3. М., 2001.

2. Садовский В. Н. Системный анализ // Новая философская энциклопедия. Т. 3. М., 2001.

3. Краснопольский Б. И., Чернявский И. М. Философские проблемы математического моделирования сложных систем // Научная сессия МИФИ-2007. М., Т. 6. 2007.

4. Садовничий В. А. Знание и мудрость в глобализирующемся мире // Философия и будущее цивилизации. М., 2005.

5. Чайковский Ю. В. Эмерджентная эволюция // Новая философская энциклопедия. Т. 4. М., 2001.

6. Ильченко Э. П. Подходы к описанию управления в живых системах с использованием неколичественной математики // Философия математики. Актуальные проблемы. М., 2007.

7. Линкер С. "Новый синтез" и его критика Джерри Фодором // Философия и будущее цивилизации. Т. 1. М., 2005.

8. Тронин С. Л. Наблюдаемое и ненаблюдаемое в математике // Философия математики. Актуальные проблемы. М., 2007.

9. Линкер С. Язык как инстинкт. М., 2004.


© libmonster.ru

Постоянный адрес данной публикации:

https://libmonster.ru/m/articles/view/АНАЛИЗ-НЕКОТОРЫХ-ПОДХОДОВ-И-ПРОБЛЕМ-В-МОДЕЛИРОВАНИИ-СЛОЖНЫХ-СИСТЕМ

Похожие публикации: LРоссия LWorld Y G


Публикатор:

Galina SivkoКонтакты и другие материалы (статьи, фото, файлы и пр.)

Официальная страница автора на Либмонстре: https://libmonster.ru/Sivko

Искать материалы публикатора в системах: Либмонстр (весь мир)GoogleYandex

Постоянная ссылка для научных работ (для цитирования):

И. А. Герасимов, АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ПОДХОДОВ И ПРОБЛЕМ В МОДЕЛИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ // Москва: Либмонстр Россия (LIBMONSTER.RU). Дата обновления: 14.09.2015. URL: https://libmonster.ru/m/articles/view/АНАЛИЗ-НЕКОТОРЫХ-ПОДХОДОВ-И-ПРОБЛЕМ-В-МОДЕЛИРОВАНИИ-СЛОЖНЫХ-СИСТЕМ (дата обращения: 29.03.2024).

Найденный поисковым роботом источник:


Автор(ы) публикации - И. А. Герасимов:

И. А. Герасимов → другие работы, поиск: Либмонстр - РоссияЛибмонстр - мирGoogleYandex

Комментарии:



Рецензии авторов-профессионалов
Сортировка: 
Показывать по: 
 
  • Комментариев пока нет
Похожие темы
Публикатор
Galina Sivko
Краснодар, Россия
1240 просмотров рейтинг
14.09.2015 (3118 дней(я) назад)
0 подписчиков
Рейтинг
0 голос(а,ов)
Похожие статьи
ЛЕТОПИСЬ РОССИЙСКО-ТУРЕЦКИХ ОТНОШЕНИЙ
Каталог: Политология 
14 часов(а) назад · от Zakhar Prilepin
Стихи, находки, древние поделки
Каталог: Разное 
2 дней(я) назад · от Денис Николайчиков
ЦИТАТИ З ВОСЬМИКНИЖЖЯ В РАННІХ ДАВНЬОРУСЬКИХ ЛІТОПИСАХ, АБО ЯК ЗМІНЮЄТЬСЯ СМИСЛ ІСТОРИЧНИХ ПОВІДОМЛЕНЬ
Каталог: История 
3 дней(я) назад · от Zakhar Prilepin
Туристы едут, жилье дорожает, Солнце - бесплатное
Каталог: Экономика 
4 дней(я) назад · от Россия Онлайн
ТУРЦИЯ: МАРАФОН НА ПУТИ В ЕВРОПУ
Каталог: Политология 
5 дней(я) назад · от Zakhar Prilepin
ТУРЕЦКИЙ ТЕАТР И РУССКОЕ ТЕАТРАЛЬНОЕ ИСКУССТВО
7 дней(я) назад · от Zakhar Prilepin
Произведём расчёт виртуального нейтронного астрономического объекта значением размера 〖1m〗^3. Найдём скрытые сущности частиц, энергии и массы. Найдём квантовые значения нейтронного ядра. Найдём энергию удержания нейтрона в этом объекте, которая является энергией удержания нейтронных ядер, астрономических объектов. Рассмотрим физику распада нейтронного ядра. Уточним образование зоны распада ядра и зоны синтеза ядра. Каким образом эти зоны регулируют скорость излучения нейтронов из ядра. Как образуется материя ядра элементов, которая является своеобразной “шубой” любого астрономического объекта. Эта материя является видимой частью Вселенной.
Каталог: Физика 
8 дней(я) назад · от Владимир Груздов
Стихи, находки, артефакты
Каталог: Разное 
9 дней(я) назад · от Денис Николайчиков
ГОД КИНО В РОССИЙСКО-ЯПОНСКИХ ОТНОШЕНИЯХ
9 дней(я) назад · от Вадим Казаков
Несправедливо! Кощунственно! Мерзко! Тема: Сколько россиян считают себя счастливыми и чего им не хватает? По данным опроса ФОМ РФ, 38% граждан РФ чувствуют себя счастливыми. 5% - не чувствуют себя счастливыми. Статистическая погрешность 3,5 %. (Радио Спутник, 19.03.2024, Встречаем Зарю. 07:04 мск, из 114 мин >31:42-53:40
Каталог: История 
9 дней(я) назад · от Анатолий Дмитриев

Новые публикации:

Популярные у читателей:

Новинки из других стран:

LIBMONSTER.RU - Цифровая библиотека России

Создайте свою авторскую коллекцию статей, книг, авторских работ, биографий, фотодокументов, файлов. Сохраните навсегда своё авторское Наследие в цифровом виде. Нажмите сюда, чтобы зарегистрироваться в качестве автора.
Партнёры библиотеки
АНАЛИЗ НЕКОТОРЫХ ПОДХОДОВ И ПРОБЛЕМ В МОДЕЛИРОВАНИИ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ
 

Контакты редакции
Чат авторов: RU LIVE: Мы в соцсетях:

О проекте · Новости · Реклама

Либмонстр Россия ® Все права защищены.
2014-2024, LIBMONSTER.RU - составная часть международной библиотечной сети Либмонстр (открыть карту)
Сохраняя наследие России


LIBMONSTER NETWORK ОДИН МИР - ОДНА БИБЛИОТЕКА

Россия Беларусь Украина Казахстан Молдова Таджикистан Эстония Россия-2 Беларусь-2
США-Великобритания Швеция Сербия

Создавайте и храните на Либмонстре свою авторскую коллекцию: статьи, книги, исследования. Либмонстр распространит Ваши труды по всему миру (через сеть филиалов, библиотеки-партнеры, поисковики, соцсети). Вы сможете делиться ссылкой на свой профиль с коллегами, учениками, читателями и другими заинтересованными лицами, чтобы ознакомить их со своим авторским наследием. После регистрации в Вашем распоряжении - более 100 инструментов для создания собственной авторской коллекции. Это бесплатно: так было, так есть и так будет всегда.

Скачать приложение для Android