Морфология, состав систем и функциональная среда

Под морфологией человекомашинных систем будем понимать зафиксированную в пространстве, т.е. физически реализованную, а потому и реально наблюдаемую совокупность взаимодействующих между собой звеньев структуры.

Существенной характеристикой любой системы служит так же ее состав, т.е.множество образующих систему элементов и компонентов. Еще одной важной характеристикой является функциональная среда, т.е. совокупность тех законов, алгоритмов и параметров состояния системы, в соответствии с которыми она образуется, существует, развивается, а затем (раноили поздно) гибнет.

Примеры систем

В отличие от простейших гомогенных систем подавляющую часть отдельных биологических особей правомерно от­нести к гетерогенным системам. Такое можно сказать и о со­временном суперкомпьютере, компонентами которого служит большое число практически одинаковых и параллельно работающих электронно-вычислительных машин. Основными же подсис­темами и элементами последних могут считаться, допустим, про­цессор и отдельная микросхема.

Другую, гетерогенную и чрезвычайно сложную систему пред­ставляет техносфера, а также составляющие ее человекомашинные системы. Довольно сложны по своей структуре и все основные со­ставляющие этих систем. Однако персонал конкретной человекомашинной системы, образуемый примерно одинаковыми (по своим интегральным характеристикам) людьми, в первом приближении уже может рассматриваться как гомогенная система. Интегральным же свойством одного или нескольких специали­стов может служить, например, их способность заниматься мысли­тельной либо физической деятельностью, а соответствующими си­стемообразующими факторами — интеллект, работоспособность, квалификация, а также технологическая оснащенность, комфорт­ность условий труда и отдыха людей после рабочего дня.

Функциональную среду отдельного работника или всего персонала какого-либо предприятия составляют законы физиологии, психологии, социологии, энерго-, массо- и инфор­мационного обмена, действующие в условиях имеющихся у этих систем связей и производственной террито­рии соответственно. При этом состав и структура этих систем будут представлены уже отдельными клетками, органами и специа­листами; коммуникациями между ними, используемыми в про­цессе функционирования пищевой, кровеносной, дыхательной, нервной и выделительных систем каждого человека либо — взаи­модействия обобщенной структуры человекомашинной системы с ее окружением.

Исключительно важную роль в жизни систем играет их предназначение, которое наиболее ярко проявляется, например, в любых биологических системах. Оно проявляется в их стремлении к самосохранению, которое невозможно без самовоспроизводства и са­мосовершенствования. Эти универсальные характери­стики всех самоорганизующихся систем используются в качестве ключевых признаков при определении устойчивости, стабильно­сти и живучести отдельных народов и национальной безопаснос­ти в целом.

Состояние системы

Еще одной характеристикой систем служит состояние, кото­рое они занимают в каждый момент времени. Под состоянием следует понимать такой режим функционирования системы, при котором ее интегральные показатели характеризуются неизменностью или незначительными колебаниями основных параметров вокруг среднего значения, а обобщенная структура системы — неизменна во времени и пространстве.

Для техносферы отметим два важных обстоя­тельства:

- чис­ло возможных состояний человекомашинной системы;

-система не может выбирать состояния по своему усмотрению, т.е. совершенно произвольно.

Это объясняется упомянутым выше свойством целеустремленных систем, заключающимся в их есте­ственном стремлении к сохранению устойчивости, стабильности и живучести. Действительно, каждому диапазону внешних для них воздействий соответствует всего лишь одно, вполне опреде­ленное состояние системы. Поскольку общий диапазон подобных неблагоприятных воздействий-возмущений, в рамках которых она может существовать как таковая, ограничен, то и общее количе­ство ее состояний не беспредельно.

Динамика систем

Процесс функционирования, т.е. последовательной смены состояний системы, обусловлен строго определенными соотно­шениями между энергией внешнего возмущения и собственной энергоемкостью конкретного ее состояния. Если внешняя энер­гия не превышает пороговых значений, не накапливается, а уменьшается в результате частичного рассеяния или преобразования в другую энергию (как при фотосинтезе, например), то реакция системы на данное возмущение проявляется лишь в незначитель­ном колебании своих существенных показателей, либо в их эволюционном изменении (постепенном росте того же растения).

Один из наиболее общих механизмов сохранения системой стабильности связан с принципом Ле Шателье — Брауна, в соответствии с которым любое внешнее воздействие порождает ответную реакцию самоорганизации, направленную на послабление его эффекта. Нахождение рас­сматриваемых систем в устойчивом или стабильном состоя­нии проявляется в относительной неизменности их обобщенной структуры и интегральных показателей.

Смена или утрата определенных состояний системы, обычно сопровождаемая структурной перестройкой, которая осуществляется скачко­образно и нередко связана с причинением ей некоторого ущерба. Объясняется это тем, что компенсационные механизмы системы уже не способны удержать ее в прежнем положении и она утрачивает свою стабильность по причине радикальной перестройки своей структуры и скачкообразного изменения соответствующих интегральных показателей.

Выбор направления смены состояний осуществляется с уче­том ограниченного числа альтернатив и делается это, как прави­ло, ради сохранения системой своей устойчивости и стабильнос­ти. Чаще всего необходимость выбора альтернативного состояния возникает при выходе системы на так называемый режим функционирования «с обострением», который иногда может завершаться возникновением кризисов, ката­строф и катаклизмов.

1.12. Понятия: кризис, катастрофа и катаклизм

Кризис следует рассмат­ривать как явление, свидетельствующее о необходимости адапта­ции системы к заметно изменившимся внешним или внутренним условиям. Он характеризуется сохранением ее самых важных интегральных параметров. С другой стороны появление кризисов следует расценивать как свидетельство необходи­мости некоторого обновления системы.

Возникновение катастрофы обычно со­провождается значительным и довольно резким изменением ин­тегральных показателей системы вследствие преобразования и коренной перестройки ее морфологии и структуры. Еще более радикальные изменения, обычно приводящие к разрушению сис­темы, наблюдаются при катаклизмах. Их появление равносильно краху, т.е. прекращению существования большинства систем.