Tomasz Danielik Ogólna teoria systemu

Spis treści

• Podstawowe pojęcia i definicje
• O historii teorii systemów
• Kierunki w teorii systemów
• Znaczenie ogólnej teorii

systemów

• Cele ogólnej teorii systemów
• Systemy zamknięte i otwarte

Podstawowe pojęcia i definicje

• System – słowo to znajduje się na czele listy

najbardziej  modnych  i  aktualnie  stosowanych
haseł.  Pojęcie  to  zadomowiło  się  we  wszystkich
dziedzinach  nauki  i  przeniknęło  do  potocznego
myślenia,  do  żargonu  i  środków  masowego
przekazu.

• Myślenie w kategoriach systemu odgrywa

dominującą rolę w wielu dziedzinach – od
przedsiębiorstwa przemysłowego, zbrojeniowego
– po różne dziedziny nauki.

Wiele

jest

źródeł

rozwoju

systemu.

Jedno  z  nich  to  rozwój  od  energetyki  do  techniki
sterowania,  dzięki  której  kieruje  się  procesami  za
pośrednictwem  urządzeń  i  która  doprowadziła  do
powstania

maszyn

liczących

automatyki.

Technika sprowadza się dziś do myślenia nie w
kategoriach

pojedynczych

maszyn,

lecz

kategoriach  „systemów”.  Kiedyś  do  wytworzenia
określonego  urządzenia  potrzebny  był  jeden
człowiek  o  danej  specjalności  –  dziś  urządzenia
montowane są przy użyciu różnych technik.

Konieczne  stało  się  więc  „podejście  systemowe”.
Obiera  się  pewien  cel;  do  znalezienia  sposobów  i
środków  jego  realizacji  potrzebni  są  specjaliści  (lub
zespoły),  by  rozpatrzyć  alternatywne  rozwiązania  i
wybrać  takie,  które  rokują  optymalizację  przy
maksymalnej  wydajności  i  minimalnym  koszcie  w
niezwykle

skomplikowanej

sieci

wzajemnych

interakcji.

Tak czy inaczej, we wszystkich dziedzinach

życia i wiedzy jesteśmy zmuszeni zajmować się
złożonymi

układami

„całościami”

czy

„systemami”. Pociąga to za sobą zasadniczą
zmianę nastawienia w myśleniu naukowym.

W najprostszym ujęciu definicja systemów

rozumiana

jest

jako

„zbiór

elementów

pozostających we wzajemnych relacjach”.

Przedmiotem badań dyscypliny naukowej,

jako ogólnej teorii systemów, jest formułowanie
zasad

obowiązujących

odniesieniu

„systemów” w ogóle, oraz zachodzących między
nimi relacji, czyli działających w nich sił.

Ogólna teoria systemów jest zatem nauką

ogólną  o  „całościowości”.  W  rozwiniętej  formie
byłaby  to  dyscyplina  logiczno  –  matematyczna  –
sama  w  sobie  często  formalna,  ale  nadająca  się
do stosowania w różnych naukach empirycznych.

O historii teorii systemów

Prekursorami koncepcji systemów godnymi

odnotowania są:

- Leibnitz – ze swoją „filozofią przyrody”
- Vico z wizją historii jako ciągu zjawisk kulturowych

czy „systemów”

- oraz dialektyka Marksa i Hegla.

Tematowi ogólnej teorii systemów najbliższy

był Lotka (1925), który pojmował społeczność
jako system, natomiast pojedynczy organizm
uważał za sumę komórek.

Na uwagę zasługuje fakt, że pierwsze

propozycje teorii systemów przyjmowano z
niedowierzaniem jako fantastyczne lub zbyt
odważne. Argumentowano, że albo jest to teoria
zbyt uproszczona, ponieważ tzw. izomorfizmy to
tylko przykłady truizmu – przekonania, że
matematyka ma zastosowanie do wszystkiego, a
więc nie ma większego znaczenia niż „odkrycie”,
iż reguła 2+2=4 – obowiązuje w odniesieniu do
jabłek, do dolarów i do galaktyk.

Stopniowo zaczęto zdawać sobie sprawę z

tego,  że  zastrzeżenia  dotyczące  teorii  systemów
były  nietrafne  i  przyjmować  stwierdzenie,  iż
celem jej jest próba naukowej interpretacji i
sformułowania  teorii  tam,  gdzie  dotychczas
jej  brakowało,  oraz  dojście  do  uogólnień
wyższego  rzędu,  niż  te,  jakie  istnieją  w
naukach szczegółowych.

Kierunki w teorii systemów

Różne „podejścia” do teorii systemów

Klasyczna

teoria

systemów

posługuje

się

klasyczną

matematyką,

czyli

rachunkiem

różniczkowym i całkowym. Jej celem jest ustalenie

zasad odnoszących się do systemów w ogóle, lub do

ich określonych podklas, opracowanie metod badań i

opisu

oraz

stosowanie

ich

konkretnych

przypadkach.
Dzięki ogólności takiego opisu można powiedzieć, że

pewne formalne właściwości będą odnosić się do

każdej całości jako systemu, nawet jeśli jego części

nie są znane, lub są niezbadane – np. ogólne zasady

kinetyki, mające zastosowanie do istot biologicznych,

równanie dyfuzji w chemii fizycznej i w rozchodzeniu

się plotki, itd.

Komputeryzacja

symulacja

–

układy

jednoczesnych

równań

różniczkowych

jako

sposób „modelowania” lub definiowania systemu.
Np. B. Hess wyliczył

czternastostopniową reakcję

łańcuchową glikolizy w

komórce na modelu

złożonym

równań

różniczkowych.

Teoria  przedziałów  –  głosi  ona,  że  system  składa
się  z  podjednostek,  podlegających  określonym
warunkom  brzegowym.  Między  tymi  jednostkami
zachodzą  procesy wzajemnych przekazów.

Teoria mnogości – ogólne, formalne właściwości

systemów

zamkniętych

otwartych.

Teoria grafów – ta teoria, a zwłaszcza grafów
skierowanych, wypracowuje struktury relacyjne

przez ich przedstawianie w przestrzeni

topologicznej.

Znalazła

zastosowanie

relacyjnych

aspektach

biologii.

Teoria sieci – wiąże się z teoriami mnogości,
grafów i

przedziałów. Stosuje się do takich

systemów, jak

sieć nerwów.

Cybernetyka – to teoria systemów sterowania,
oparta na

komunikacji (przekazie informacji)

między systemem

a otoczeniem oraz wewnątrz

systemu, a także na

sterowaniu (sprzężeniu

zwrotnym) funkcji systemu

względem otoczenia.

Np. ten sam schemat

cybernetyczny można

zastosować do systemów

hydraulicznych i

fizjologicznych.

Teoria automatów – jest to teoria automatów
abstrakcyjnych,

wyjściami

wejściami,

możliwością

stosowania metody prób i błędów

oraz  uczenia  się.  Modelem  ogólnym  jest  tzw.
maszyna  Turinga  (1936).  Za  pomocą  tej  maszyny
można  symulować

każdy proces o dowolnej

złożoności, jeżeli tylko

proces ten da się

przedstawić za pomocą

skończonej liczby

operacji logicznych.

Teoria gier – zajmuje się zachowaniem

graczy

postępujących z założenia „racjonalnie”,

zainteresowanych w uzyskaniu maksymalnych
zysków i minimalnych strat, za pomocą właściwych

strategii.

Teoria podejmowania decyzji – to teoria
matematyczna

zajmująca się wyborami spośród

wielu

możliwości.

Model werbalny – model formułowany w zwykłym
języku

jest raczej „ideą przewodnią” niż konstrukcją
matematyczną (przykłady: psychoanaliza).

Porządek

hierarchiczny

–

jest

teorią

przedstawiającą m.in. wszechświat jako ogromną
hierarchię, od

cząsteczek elementarnych, jąder

atomów,

cząsteczek,

związków

wielocząstkowych do

komórek, organizmów.

Zasady porządku hierarchicznego można wyrazić w
języku

werbalnym, oraz formułowania w języku

logiki matematycznej.

Znaczenie ogólnej

teorii

systemów

Współczesną naukę charakteryzuje stale rosnąca

specjalizacja. Nauka jest więc rozbita na niezliczone

dyscypliny, z których wyłaniają się subdyscypliny, co

z kolei utrudnia wymianę słów między tymi

dziedzinami. W związku z tym pojawiła się w wielu

naukach tendencja do tworzenia uogólnionych teorii,

np. skomplikowana teoria dynamiki w biologicznych

populacjach

Istnieją zatem modele, zasady i prawa, które stosuje

się do systemów uogólnionych, niezależnie od ich

rodzaju, charakteru elementów, oraz od relacji między

nimi. Taką możliwość stwarza właśnie „ogólna teoria

systemów”.

Jedną z właściwości systemu ogólnego jest

występowanie w różnych dziedzinach podobieństw
strukturalnych,

czyli

izomorfizmów.

Między

zasadami  ,  które  rządzą  bytami  z  natury  bardzo
różnymi  istnieją  podobieństwa.  Np.  pewne  układy
równań  opisują  rywalizację  między  osobnikami
zwierzęcymi  i  roślinnymi  w  przyrodzie  –  te  same
równania  można  stosować  do  pewnych  dziedzin
chemii  fizycznej,  jak  również  w  ekonomii.
Ta  zbieżność  wynika  z  faktu,  że  brane  pod  uwagę
byty  pod  pewnymi  względami  możemy  traktować
jak

„systemy”,

czyli

kompleksy

elementów

pozostających

interakcji.

Cele ogólnej teorii systemów

Występowanie ogólnej tendencji do integracji różnych

nauk: przyrodniczych i społecznych.

Integracja ta skupia się w ogólnej teorii systemów.

Teoria taka może stać się ważnym narzędziem, służącym

do wypracowania dokładnej teorii w niefizycznych

dziedzinach nauki.

Odkrywając jednoczące zasady, przenikające w „pionie”

świat poszczególnych nauk, teoria ta przybliży nas do

celu, jakim jest jedność nauki.

Doprowadzenie do pożądanej integracji w edukacji

naukowej

Systemy zamknięte i otwarte

Systemami zamkniętymi nazywa się systemy, o

których sądzi się, że są odizolowane od swojego

środowiska. Przykład: chemia fizyczna mówi o

reakcjach, o ich tempie i wadze chemicznej, jaka

ustala się w naczyniu zamkniętym, gdzie znajduje

się kilka substancji reagujących. W tym systemie

występuje tendencja do maksymalnego nieładu.

System otwarty – jest to system, który

utrzymuje się w stanie ciągłego dopływu i

odpływu, budując i niszcząc swoje składniki – póki

żyje, nigdy nie znajduje się w stanie równowagi

chemicznej i termodynamicznej, ale zachowuje

tzw. stan stabilności. Przykładem systemu

otwartego jest każdy żywy organizm

Wnioski

wypływające

teorii

systemów

otwartych:

zasada ekwifinalności; w każdym systemie

zamkniętym  stan  końcowy  jest  jednoznacznie
zdeterminowany  przez  warunki  końcowe;  np.  w
czasie  równowagi  chemicznej  końcowe  stężenie
zależy od stężeń początkowych. Jeżeli zmianie ulegną
warunki  wyjściowe,  to  stan  końcowy  również  będzie
inny.
W  systemach  otwartych    jest  zupełnie  inaczej,  a
mianowicie do tego samego stanu końcowego można
dotrzeć wychodząc od innych warunków wyjściowych
i

różnymi

drogami.

Document Outline