Hệ thống

From Systems analysis wiki
Jump to navigation Jump to search

Hệ thống (từ tiếng Hy Lạp cổ σύστημα «chỉnh thể được tạo thành từ các bộ phận; sự kết hợp») — tập hợp các phần tử tồn tại trong mối quan hệ và liên kết với nhau, tạo thành một chỉnh thể, một thể thống nhất nhất định.[1]

Nhu cầu sử dụng thuật ngữ «hệ thống» xuất hiện trong những trường hợp cần nhấn mạnh rằng đối tượng đang xem xét là lớn, phức tạp, không thể hiểu ngay lập tức một cách hoàn toàn, nhưng đồng thời lại là một chỉnh thể, một thể thống nhất. Khác với các khái niệm «tập hợp» hay «tổng thể», khái niệm hệ thống nhấn mạnh vào tính có trật tự, tính toàn vẹn, sự tồn tại của các quy luật xây dựng, vận hành và phát triển.

Khái niệm chung

Khái niệm trung tâm của lý thuyết hệ thống và phương pháp tiếp cận hệ thống nói chung chính là khái niệm hệ thống. Nhiều tác giả đã phân tích khái niệm này và phát triển các định nghĩa về hệ thống đến các mức độ hình thức hóa khác nhau. Định nghĩa là mô hình ngôn ngữ của hệ thống, và do đó, sự khác biệt về mục tiêu và yêu cầu đối với mô hình dẫn đến các định nghĩa khác nhau.

Trong tài liệu khoa học có rất nhiều định nghĩa về hệ thống, liên quan đến cả các hệ thống chung lẫn các hệ thống cụ thể thuộc các lớp khác nhau. Phù hợp với các lớp nhiệm vụ khác nhau trong hoạt động khoa học, kỹ thuật, xã hội hoặc kinh tế, có thể phân biệt ba quan điểm về định nghĩa hệ thống:

  • hệ thống được xem xét như một tổ hợp các đối tượng vật chất có liên kết với nhau — cách tiếp cận này thuận tiện khi nghiên cứu các đối tượng tự nhiên hoặc các quá trình sản xuất vật chất;
  • hệ thống được xem như bao gồm hai phần: một mặt là tập hợp các đối tượng vật chất, mặt khác là thông tin về trạng thái của chúng. Cách tiếp cận này được áp dụng trong mô tả các quá trình quản lý sản xuất vật chất;
  • hệ thống được xem xét thuần túy ở khía cạnh thông tin, tức là như một tổ hợp các quan hệ nhất định (liên kết, thông tin). Cách tiếp cận này được sử dụng trong các bài toán liên quan đến các quan hệ kinh tế-xã hội và các quá trình quản lý.

Không tồn tại một định nghĩa duy nhất được công nhận rộng rãi. Các tác giả và trường phái khoa học khác nhau đề xuất các cách tiếp cận riêng của mình về định nghĩa, thường định hướng theo đặc thù của lĩnh vực chủ đề (ví dụ, sinh học, kỹ thuật, khoa học xã hội) hoặc theo các nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể. Câu hỏi «hệ thống là gì» phần lớn quy về «chúng ta sẽ gọi gì là hệ thống» trong một ngữ cảnh cụ thể.

Hệ thống là thuật ngữ được sử dụng trong những trường hợp muốn đặc trưng đối tượng đang nghiên cứu hoặc đang thiết kế như một thứ gì đó toàn vẹn, có liên kết, phức tạp, mà không thể ngay lập tức trình bày đầy đủ và toàn diện, không thể hiển thị, biểu diễn bằng đồ thị hay mô tả bằng biểu thức toán học, công thức, phương trình, v.v.

Ở các giai đoạn khác nhau khi biểu diễn đối tượng dưới dạng hệ thống, trong các tình huống cụ thể khác nhau có thể sử dụng các định nghĩa khác nhau về hệ thống. Hơn nữa, khi làm rõ dần các biểu diễn về hệ thống, khi chuyển sang cấp độ mô tả này hay cấp độ mô tả khác, giai đoạn nghiên cứu này hay giai đoạn nghiên cứu khác, định nghĩa về hệ thống không chỉ có thể mà còn phải được làm rõ thêm.

Ở cấp độ trừu tượng cao nhất, nơi các thuộc tính của tất cả các hệ thống được khái quát, có thể đưa ra hai định nghĩa bổ sung cho nhau về hệ thống, tương ứng với hai khía cạnh quan trọng nhất của hoạt động con người — nhận thức thực tại và tác động ngược lại của nó:

  • hệ thống là sự phản ánh trong ý thức của chủ thể về các thuộc tính của đối tượng và các quan hệ của chúng trong việc giải quyết nhiệm vụ nghiên cứu, nhận thức;[2][3]
  • hệ thống là cách thức chủ thể sử dụng các thuộc tính của đối tượng và các quan hệ giữa chúng trong việc giải quyết nhiệm vụ thiết kế, vận hành hoặc quản lý.

Các thuộc tính (dấu hiệu) chủ yếu của hệ thống

Mặc dù có sự đa dạng của các cách tiếp cận (xem Định nghĩa hệ thống), hầu hết các mô tả về hệ thống đều bao gồm các thuộc tính cơ bản sau:

  • Phần tử (thành phần, bộ phận): Các đơn vị cấu thành hệ thống tương đối không thể phân chia thêm ở cấp độ phân tích đã cho.[4]
  • Liên kết và quan hệ: Các tương tác hoặc phụ thuộc bền vững giữa các phần tử, kết nối chúng thành một chỉnh thể và hạn chế bậc tự do của chúng.[5][6]
  • Cấu trúc: Cách thức tổ chức các phần tử và liên kết, sự có trật tự trong tương tác của chúng, đảm bảo tính ổn định của hệ thống.[7]
  • Tính toàn vẹn: Thuộc tính của hệ thống hoạt động như một chỉnh thể thống nhất. Các thuộc tính của hệ thống với tư cách là một chỉnh thể không quy về tổng đơn giản các thuộc tính của các phần tử cấu thành.[8]
  • Ranh giới: Đường phân chia quy ước hoặc thực tế ngăn cách hệ thống với môi trường bên ngoài. Việc xác định ranh giới phụ thuộc vào người quan sát và mục tiêu phân tích.
  • Tương tác với môi trường: Trao đổi vật chất, năng lượng hoặc thông tin với môi trường xung quanh thông qua đầu vào và đầu ra.[9]
  • Mục tiêu hoặc Chức năng: Mục đích của hệ thống, trạng thái mong muốn hoặc kết quả của hành vi của nó. Mục tiêu có thể là nội tại hoặc được đặt ra từ bên ngoài (ví dụ, bởi siêu hệ thống hoặc người quan sát).

Các thuộc tính (nguyên tắc) cơ bản của hệ thống

Các hệ thống có các thuộc tính chung biểu hiện không phụ thuộc vào bản chất của chúng:

  • Tính nổi sinh (Synergy, Holism): Sự xuất hiện ở hệ thống những phẩm chất mới không có ở các phần tử của nó khi xét riêng lẻ. Khả năng của hệ thống với tư cách là một chỉnh thể có thể vượt quá tổng khả năng của các bộ phận cấu thành.[10]
  • Tính phân cấp: Tổ chức hệ thống theo các cấp độ. Mỗi phần tử có thể được xem xét như một hệ thống con (hệ thống cấp thấp hơn), còn bản thân hệ thống là một phần của siêu hệ thống (hệ thống cấp cao hơn).[11]

Các khía cạnh động của hệ thống

Các hệ thống tồn tại và biến đổi theo thời gian:

  • Trạng thái: Sự ghi nhận giá trị của các thông số chủ yếu của hệ thống tại một thời điểm nhất định.[12]
  • Hành vi: Quá trình thay đổi trạng thái của hệ thống theo thời gian dưới tác động của các nhân tố bên trong và bên ngoài.[13]
  • Phát triển: Sự biến đổi có quy luật, thường không thể đảo ngược, của hệ thống, dẫn đến sự xuất hiện của các cấu trúc, chức năng hoặc phẩm chất mới.
  • Vòng đời: Chuỗi các giai đoạn mà hệ thống trải qua từ khi được hình thành ý tưởng đến khi ngừng hoạt động.

Phân loại hệ thống (các lớp cơ bản)

Các hệ thống được phân loại theo các dấu hiệu khác nhau để thuận tiện cho việc phân tích:

Theo tương tác với môi trường:

  • Mở: Trao đổi tích cực vật chất, năng lượng, thông tin với môi trường. Hầu hết các hệ thống thực đều là hệ thống mở.[14]
  • Đóng: Chỉ trao đổi năng lượng với môi trường, không trao đổi vật chất.
  • Cô lập: Không trao đổi với môi trường cả vật chất lẫn năng lượng (mô hình lý thuyết).

Theo nguồn gốc:

  • Tự nhiên (thiên nhiên): Sinh học, địa chất, vũ trụ, v.v.
  • Nhân tạo (do con người tạo ra): Kỹ thuật, tổ chức, xã hội, phần mềm, v.v.
  • Hỗn hợp (lai ghép).

Theo khả năng dự đoán hành vi:

  • Tất định: Hành vi được xác định hoàn toàn bởi trạng thái ban đầu và đầu vào.
  • Xác suất (ngẫu nhiên): Hành vi được mô tả bằng các quy luật xác suất.

Theo đặc điểm biến đổi theo thời gian:

  • Tĩnh: Các thông số và cấu trúc không thay đổi theo thời gian.
  • Động: Trạng thái thay đổi theo thời gian.

Theo độ phức tạp:

  • Đơn giản: Số lượng nhỏ các phần tử và liên kết, dễ mô tả.
  • Phức tạp: Số lượng lớn các phần tử, các liên kết đa dạng, hành vi phi tuyến, độ phức tạp cao trong mô tả và quản lý.[15]

Các phân loại chi tiết hơn được trình bày trong bài Phân loại hệ thống.

Nghiên cứu và mô hình hóa hệ thống

Việc nghiên cứu các hệ thống được thực hiện bởi lý thuyết hệ thống, phương pháp tiếp cận hệ thống, phân tích hệ thống, điều khiển học, kỹ thuật hệ thống và các ngành khoa học và kỹ thuật khác. Công cụ chính của nghiên cứu là mô hình hóa — xây dựng các mô hình biểu diễn hệ thống một cách đơn giản hóa cho mục đích phân tích, dự báo hoặc thiết kế, ví dụ:

  • Hộp đen (mô hình chức năng): hệ thống được xem xét như bộ chuyển đổi tín hiệu đầu vào thành tín hiệu đầu ra.
  • Mô hình toán học (trừu tượng): hệ thống được xác định như một tập hợp các phần tử và quan hệ (mô hình đồ thị hoặc đại số). Ví dụ, «trừu tượng toán học, mô hình của một hiện tượng động».
  • Mô hình cấu trúc: hệ thống như một mạng lưới các phần tử và liên kết (xem các định nghĩa của Hall và Ursula).

Sự đa dạng của các định nghĩa

Việc mô tả và xác định ranh giới của bất kỳ hệ thống nào đều phụ thuộc vào người quan sát (nhà nghiên cứu, nhà thiết kế, người dùng) và mục tiêu xem xét (xem Khách quan và chủ quan trong phân tích hệ thống). Điều này dẫn đến sự tồn tại của nhiều định nghĩa khác nhau về hệ thống, nhấn mạnh vào các khía cạnh khác nhau của nó. Sự tiến hóa của các quan niệm về hệ thống là gì được xem xét trong bài Khái niệm hệ thống.

Ví dụ về các định nghĩa:

  • Tổ hợp các thành phần tương tác với nhau. (L. von Bertalanffy)
  • Tập hợp các phần tử tồn tại trong các quan hệ nhất định với nhau và với môi trường. (L. von Bertalanffy)
  • Chỉnh thể được cấu thành từ nhiều bộ phận. Tập hợp các dấu hiệu. (C. Cherry)
  • Tập hợp các phần tử có liên kết với nhau, tách biệt khỏi môi trường và tương tác với nó như một chỉnh thể. (F. I. Peregudov, F. P. Tarasenko)
  • Sự sắp xếp, tập hợp hoặc bộ sưu tập các sự vật được liên kết hoặc liên quan với nhau theo cách mà chúng cùng nhau tạo thành một thể thống nhất; sự sắp xếp các thành phần vật lý được liên kết hoặc liên quan với nhau sao cho chúng tạo thành hoặc hoạt động như một đơn vị toàn vẹn. (DiStefano)
  • Tổ hợp các phần tử tương tác được tổ chức để đạt được một hoặc nhiều mục tiêu đã đề ra. (GOST R ISO IEC 15288–2005)
  • Tập hữu hạn các phần tử chức năng và các quan hệ giữa chúng, được tách ra khỏi môi trường theo một mục tiêu nhất định trong khuôn khổ một khoảng thời gian nhất định. (V. N. Sagatovsky)
  • Sự phản ánh trong ý thức của chủ thể (nhà nghiên cứu, người quan sát) về các thuộc tính của đối tượng và các quan hệ của chúng trong việc giải quyết nhiệm vụ nghiên cứu, nhận thức. (Yu. I. Chernyak)
  • Hệ thống S trên đối tượng A đối với thuộc tính tích hợp (phẩm chất) là tập hợp các phần tử như vậy tồn tại trong các quan hệ như vậy, những quan hệ đó sinh ra thuộc tính tích hợp đã cho. (E. B. Agoshkova, B. V. Akhlibininsky)
  • Tập hợp các phần tử được tích hợp và tương tác thường xuyên hoặc phụ thuộc lẫn nhau, được tạo ra để đạt được các mục tiêu nhất định, trong đó các quan hệ giữa các phần tử được xác định và bền vững, còn hiệu suất hoặc chức năng tổng thể của hệ thống tốt hơn tổng đơn giản của các phần tử. (PMBOK)

Tài liệu tham khảo

  • Bertalanffy L. von. Lý thuyết hệ thống tổng quát. - M.: Progress, 1969.
  • Sadovsky V.N. Cơ sở của lý thuyết hệ thống tổng quát. - M.: Nauka, 1974.
  • Blauberg I.V., Sadovsky V.N., Yudin E.G. Phương pháp tiếp cận hệ thống và phân tích hệ thống. - M.: Nauka, 1977.
  • Peregudov F.I., Tarasenko F.P. Nhập môn phân tích hệ thống. - M.: Vysshaya shkola, 1989.
  • Hệ thống // Bách khoa triết học mới: gồm 4 tập / Viện Triết học Viện Hàn lâm Khoa học Nga. - M.: Mysl, 2001.
  • Hệ thống // Wikipedia. URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Система (ngày truy cập: 28.04.2025).
  • Volkova V.N., Kozlov V.N. — Phân tích hệ thống và ra quyết định. Từ điển tra cứu. M: Vysshaya shkola, 2004
  • Volkova V.N., Denisov A.A. — Lý thuyết hệ thống và phân tích hệ thống: giáo trình cho các trường đại học. M: Nhà xuất bản Yurait, 2025
  • Volkova V.N. — Nguồn gốc và triển vọng phát triển của các khoa học về hệ thống. SPb. Politekh-Press, 2022
  • Nghiên cứu hệ thống. Niên giám. M. Nhà xuất bản Nauka, 1969–88

Chú thích

  1. ↑ «Комплекс элементов, находящихся во взаимодействии.» — Л. фон Берталанфи, Системные исследования. Ежегодник 1969. С. 17.
  2. ↑ «система есть отражение в сознании субъекта свойств объектов и их отношений в решении задачи исследования, познания;» — Ю. И. Черняк, статья «Системный анализ в управлении экономикой».
  3. ↑ «Система — это результат выбора исследователя, связанный с его целью и методологией.» — В.Н. Волкова, А.А. Денисов, Теория систем и системный анализ. С. 20.
  4. ↑ «Элемент — это предел членения системы с точки зрения аспекта рассмотрения, решения конкретной задачи, поставленной цели.» — В.Н. Волкова, А.А. Денисов, Теория систем и системный анализ. С. 25.
  5. ↑ «Связь — это ограничение степени свободы элементов.» — В.Н. Волкова, А.А. Денисов, Теория систем и системный анализ. С. 25.
  6. ↑ «Существенным моментом характеристики любой системы является выделение... системообразующих связей и отношений.» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 83.
  7. ↑ «...структура системы — это совокупность отношений между ее частями.» — А. Рапопорт, Системные исследования. Ежегодник 1969. С. 64.
  8. ↑ «При этом под системой в первом приближении понимается множество взаимосвязанных элементов, выступающее как определенная целостность.» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 16.
  9. ↑ «Система как относительно обособленная целостность противостоит среде, окружению.» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 83.
  10. ↑ «Целостность (эмерджентность) проявляется в системе в появлении... у нее новых свойств, отсутствующих у элементов.» — В.Н. Волкова, А.А. Денисов, Теория систем и системный анализ. С. 59.
  11. ↑ «Следствием иерархического строения системы является возможность последовательного включения систем более низкого уровня в системы более высокого уровня.» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 84.
  12. ↑ «В каждый данный момент времени система находится в некотором состоянии...» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 84.
  13. ↑ «...последовательный набор состояний системы образует ее поведение.» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 84.
  14. ↑ «Замкнутая система — это система, изолированная от окружающей среды... В противоположность этому открытая система имеет «входы» и «выходы»...» — А. Рапопорт, Системные исследования. Ежегодник 1969. С. 61.
  15. ↑ «...к категории сверхсложных систем мы относим человеческий мозг, сообщества организмов, сложнейшие производственные объединения, социальный строй общества...» — В. Н. Садовский, Основания общей теории систем. С. 3.

Xem thêm

  • Phương pháp tiếp cận hệ thống
  • Phân tích hệ thống
  • Lý thuyết hệ thống
  • Khái niệm hệ thống
  • Định nghĩa hệ thống
  • Thuộc tính của hệ thống
  • Cấu trúc hệ thống
  • Phần tử hệ thống
  • Liên kết trong hệ thống
  • Môi trường hệ thống
  • Ranh giới hệ thống
  • Tính nổi sinh
  • Phân cấp
  • Mô hình hệ thống
Retrieved from "https://systems-analysis.ru/int/index.php?title=Hệ_thống&oldid=21011"