Системный подход к описанию свойств объекта. 
Понятие системы

Предмет, задачи, методы и цели курса «Теоретические основы биотехнических систем» формулируются в терминах системного подхода. Иногда понятие «системный подход» используют как синоним термина «системный анализ». Однако такая интерпретация сужает смысл системного подхода, который включает не только системный анализ, но и системный синтез.

Системный подход определяют в качестве метода научного познания и практической деятельности на основе рассмотрения объектов как систем. Под объектом понимают любое явление природы, материальный предмет, под субъектом — человека, который изучает объект.

Системой (греч. systerna — целое, состоящее из частей; соединение) называют объект, состоящий из двух и более связанных между собой частей, образующих определенную целостность, единство, т. е. свойство, которого нет у каждой части в отдельности.

Формально система отображается парой S (system) — множеством элементов (компонентов) Е {element) и множеством связей R {relation) между элементами:

В различных областях знаний накопился огромный фактический материал, но разработка единой теории построения деятельности человека связано со значительными трудностями.

Выход из создававшегося положения может дать лишь системный подход — методология познания частей на основании целого, позволяющая объединить огромное количество фактов в единую систему знаний.

Наиболее характерной чертой системного подхода является то, что в исследованиях не должно быть аналитического изучения какого-либо объекта без точного определения места этого объекта как части в целом, как компонента в системе. Подчиняясь целому, компоненты, каждый из которых выполняет свои специфические функции, обладают относительной самостоятельностью. Относительная самостоятельность частей выражается в дифференциации, пространственно-временной локализации и специализации. Роль компонентов в системе различна: одни являются стержнем системы, другие — обслуживают их.

Перечислим примеры методологии системного подхода.

• 1. Принцип физичности — в системе выполняются физические законы.
• 2. Принцип моделируемости — система может быть представлена конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности.
• 3. Принцип относительности — одна и та же совокупность элементов может быть самостоятельной системой или частью (подсистемой) другой, большей, системы, в которую она входит. В свою очередь, эта же совокупность элементов может рассматриваться как большая система по отношению к частям, входящим в нее.

Существуют материальные и абстрактные системы. Материальные системы подразделяются на системы неорганической природы (физические, химические, технические и др.) и живые системы (клетки, микроорганизмы, органы и ткани организма, популяции, экосистемы, социальные сообщества).

Класс абстрактных систем включает в себя понятия, гипотезы, теории, модели (формальные, математические), в том числе логические и лингвистические системы.

Модель — это материальный (искусственный или естественный), идеальный (мысленный, абстрактный) или знаковый (семиотический) объект, отображающий ту или иную совокупность свойств объекта-оригинала в виде множества элементов и отношений между ними. Модели предназначены для решения научных и прикладных задач. Это системы, не отличимые от исследуемого объекта в отношении свойств, которые считаются существенными в данном исследовании, и отличающиеся от объекта-оригинала по другим свойствам.

Особый класс абстрактных систем — математические модели — представляет собой приближенное описание явлений внешнего мира, выраженное с помощью математической символики. Математическое моделирование использует современные информационные технологии, являясь мощным и интенсивно развивающимся методом познания, прогнозирования и управления.

Пример модели биообъекта — формализованное описание элемента кровеносного сосуда как эластичного резервуара. Основные и переменные параметры модели — количество и давление крови в элементе сосуда, скорости притока и оттока крови, объем и эластичность стенок сосуда. Другой пример — экотоксикологическая модель (рассматривается в гл. 4), описывающая влияние химических агентов на рост клеточных популяций. Такая модель относится к широкому классу моделей популяционной динамики, применяющихся в экологии и медицине.

Как было отмечено ранее, составной частью системного подхода является системный анализ.

Системный анализ — совокупность методологических исследовательских средств, необходимых для подготовки и принятия решений по сложным проблемам (например, при постановке диагноза или при разработке технического устройства). Системный анализ — не самоцель, а процесс научного познания особенностей биообъекта в целях его совершенствования, который выполняется на этапе системного синтеза.

Опираясь на понятие «система», системный анализ использует построение обобщенных математических (формальных) моделей, отображающих взаимосвязи реальной совокупности объектов, которые образуют систему.

Системный анализ подразделяется:

• • на предметный (морфологический) — выяснение числа и состава компонентов, связей между ними;
• • функциональный — определение внутреннего (взаимодействия компонентов системы) и внешнего (взаимодействия системы с внешней средой) функционирования;
• • эволюционный (генетический) анализ — выяснение происхождения и формирования данной системы, определение перспектив развития системы, прогнозирование ее поведения.

Системные анализ и синтез осуществляют в несколько этапов:

• • постановка задачи системного анализа (определение объекта и предмета исследования, задание целей и критериев исследования);
• • структуризация системы на основании предметного, функционального и эволюционного анализов;
• • моделирование объекта, представляющее собой формальное описание тех его особенностей, которые существенны для целей исследования.

Моделирование объекта лежит в основе синтеза (построения) системы из ее компонентов (подсистем).