Системный анализ и проектирование систем управления

Теория сетей. Эта теория, в свою очередь, связана с теориями множеств, графов, ячеек и т. д. Она применяется к анализу таких систем, как нервные сети.

Кибернетика. Она – предтеча теории систем. В основе кибернетики – теории систем управления, лежит связь (передача информации) между системой и средой и внутри системы, а также управление (обратная связь) функциями системы относительно среды. Кибернетические модели допускают широкое применение, но их нельзя отождествлять с теорией систем вообще. В биологии и других фундаментальных науках кибернетические модели позволяют описывать формальную структуру механизмов регуляции, например, при помощи блок-схем и графов потоков. Использование кибернетических моделей позволяет установить структуру регуляции системы даже в том случае, когда реальные механизмы мы остаются неизвестными и система представляет собой «черный ящик», определяемый только его входом и выходом. Таким образом, одна и та же кибернетическая схема может применяться к гидравлическим, электрическим, физиологическим и другим системам. Тщательно разработанная техническая теория сервомеханизмов применяется к естественным системам в ограниченном объеме.

По В.Д. Могилевскому[14], объекты, составляющие сферу интересов кибернетики столь разнородны, а математический аппарат так разнообразен, что затруднительно использовать этот термин при анализе научных дисциплин, составляющих теорию систем (см. рис. 1). Кибернетика как междисциплинарная наука сама полежит развитой классификации.

Теория информации. По К.Шеннону, математическое выражение для понятия информации изоморфно выражению для негэнтропии в термодинамике. Считается, что понятие информации можно использовать в качестве меры организации. Хотя теория информации имеет большое значение для техники связи, ее применение в науке весьма незначительно. Главной проблемой остается выяснение отношения между информацией и организацией, между теорией информации и термодинамикой.

При строительстве теории систем важна выработка аксиоматики, характеризующая область и условия применения теории, а также выбор математического аппарата исследования или разработка нового, отвечающего запросам теории. Здесь основатели теории столкнулись с нетривиальными трудностями. Так как область применения теории должна охватывать явления любой физической природы, то все объекты должны быть представлены однотипно, т.е. необходимо соблюдение изоморфизма (аналогичного отображения изучаемых процессов). Эта обоснованная претензия на междисциплинарный характер теории систем привела к необходимости использовать аппарат высокого уровня абстракции, а именно, теорию множеств и базирующийся на ней функциональный анализ. Однако, чем выше уровень абстракции, тем дальше путь до решения конкретных задач, требующих определенности как в постановке, так и в результатах. Последним требованиям, к сожалению, указанные средства не удовлетворяют, так как не имеют в своем арсенале конструктивных методов именно из-за своей общности. Теория множеств и функциональный анализ хороши для описания явлений на высоком уровне общности и для их анализа. Но этим обычно практика не довольствуется, она требует улучшения состояния системы, т.е. осуществления процедуры синтеза нового знания относительно изучаемого явления.