Экономическая кибернетика

Наличие управления является существенным признаком сложной системы, обеспечивающим одно из главных ее свойств -- целостность.

Итак, можно следующим образом определить понятие «управление». Управление -- это целенаправленное воздействие одной системы (субъекта управления) на другую (объект управления), выбранное из множества возможных воздействий на основании имеющейся для этого информации, для изменения ее состояния (поведения) в соответствии с изменяющимися условиями внешней среды и улучшающее функционирование или развитие объекта управления.

Понятие управления является базовым в кибернетике, поскольку определяет предмет исследования этой науки. Любую систему, которая является объектом кибернетического исследования, можно представить в виде системы управления.

Система управления

Объект управления и присоединенное к нему управляющее устройство образуют систему управления.

Пусть х характеризует вход, определяющий цель функционирования системы управления S. Управляющая система (субъект управления) S, вырабатывает сигналы управления (систему команд) т, направленные на управление объектом управления -- системой S0. На систему S оказывают влияние возмущающие воздействия щ. Для того чтобы сигналы управления т, вырабатываемые управляющим устройством на основании обработки информации х, могли изменять управляющие воздействия Z, необходимы органы, изменяющие управляющие воздействия в соответствии с сигналами управления -- исполнительные органы (исполнительная система) Su.

Результаты работы системы у по каналу обратной связи поступают на вход S, анализируются и используются для выработки последующих управляющих воздействий (рис. 1.4).

Итак, система управления, состоящая из объекта управления (управляемой системы), субъекта управления (управляющей системы) и исполнительных органов (исполнительной системы), -- это организованная динамическая система с обратной связью, в которой реализуются причинно-следственные связи с помощью каналов управления и обратной связи.

Вышеизложенное позволяет выполнить формализацию, которая определяет правила функционирования системы управления S.

В начале процесса управления: Sy вырабатывает сигналы управления m=F(y), исходя из цели управления и априорной информации о законах функционирования системы во внешней среде А, если таковая имеется. Исполнительные органы трансформируют сигналы управления в управляющее воздействие Z Реакция объекта управления под действием управления Z и возмущающих воздействий щ состоит в отклике у.

Рис. 1.4. Схема организации системы управления

На следующем шаге: подсистема Sу при принятии решений использует данные об у (фактическом) и прогнозные значения щ.

В системах управления решаются четыре основных типа задач управления: стабилизация, выполнение программы, слежение и оптимизация.

Задачами стабилизации системы являются задачи поддержания некоторых ее выходных величин -- управляемых величин у вблизи некоторых неизменных заданных значений у0, несмотря на действие возмущений щ, влияющих назначения у. Так, для нормальной жизнедеятельности организма теплокровного животного должны быть стабилизированы такие величины, как температура тела, состав крови, давление крови, несмотря на изменения внешней среды. В системах энергоснабжения должны быть стабилизированы напряжение и частота тока в сети вне зависимости от изменения потребления энергии.

Задача выполнения программы возникает в случаях, когда заданные значения управляемых величин у0 изменяются во времени заранее известным образом. Например, при управлении баллистической ракетой ее вывод на заданную траекторию должен происходить по заранее известной программе yo(t) изменения ее положения в пространстве и скорости. При управлении положением трубы телескопа с целью компенсации вращения Земли также нужно перемещать ее по определенной программе. Аналогичная задача возникает в производстве при выполнении работ согласно заранее намеченному графику. В биологии яркими примерами действий «выполнение программы» являются развитие организма из яйцеклетки, сезонные перелеты птиц, метаморфоза насекомых.

Задача слежения, т.е. как можно более точного соблюдения соответствия между текущим состоянием системы y(t) и значением у0(t), возникает в тех случаях, когда изменение заданных значений управляемых величин заранее неизвестно. Необходимость в слежении возникает, например, при управлении производством товара в условиях непредвидимых изменений спроса, ритм и глубина дыхания должны следовать за изменениями физической нагрузки на организм, антенна радиолокатора должна следить за непредвидимыми движениями маневрирующего самолета.

В ряде случаев задача управления не может быть сформулирована как задача обеспечения соответствия состояния системы заданному ее состоянию (постоянному или изменяющемуся), поскольку сведения о заданном состоянии не могут быть ни заранее введены в систему управления, ни получены в процессе ее работы. Такая ситуация возникает, например, при управлении энергетическим агрегатом, работающим в сложных изменяющихся условиях, когда цель управления состоит в том, чтобы обеспечивать оптимальное (максимально возможное) значение коэффициента полезного действия агрегата в любых режимах его работы.

Задачи оптимизации -- установления оптимального, в определенном смысле, режима работы управляемого объекта встречаются довольно часто. К ним относятся: управление экономической системой с целью максимизации прибыли, управление технологическими процессами с целью минимизации потерь сырья и полуфабрикатов и многие другие.

Поскольку субъект управления Sу является системой, отметим главные условия ее существования.

Организованность: в системе управления выделяются элементы, которые относятся либо к управляющей, либо к управляемой подсистеме, либо к исполнительным органам:

Разнообразие: каждая из двух выделенных подсистем должна допускать возможность появления нескольких (многих) состояний:

хХ, yY, mM, ZZo, Xш, Yш, Mш, Z0ш

Проблема оценки разнообразия управляющей системы и ее соотношения с разнообразием управляемого объекта имеет важное теоретическое и практическое значение.

Закон необходимого разнообразия формулируется У.Р.Эшби следующим образом: «количество исходов управляемой системы, если оно минимально, может быть еще уменьшено только за счет соответствующего увеличения разнообразия управляющей системы». Это значит, что для решения задачи управления необходимо, чтобы информационная мощность управляющей системы (или ее собственное информационное разнообразие) была не меньше разнообразия объекта управления (т е. решаемой задачи управления).

Если разнообразие задачи управления, измеряемой количеством информации, определить как V, а информационную мощность управляющей системы W, то для осуществления перехода управляемого объекта из состояния u(t) в некоторое состояние u(t+1): u(t) > u(t+1) необходимо, чтобы в каждый момент времени t выполнялось условие W(t) > V(t).

В реальных системах управления «полное» разнообразие объекта управления и воздействий внешней среды настолько велико, что последнее условие, вообще говоря, не выполняется. Поэтому управляющая система формирует гомоморфную модель, использует принцип управления воздействием на «главный» фактор, прибегая к агрегированию, линеаризации связей, аппроксимируя стохастические зависимости детерминированными и пр.

К перечисленным условиям существования системы управления следует добавить:

динамичность, выражающуюся в зависимости всех параметров (управления, отклика, возмущений) от времени;

наличие прямых и обратных связей, обеспечивающих причинно-следственные зависимости в системе управления;

наличие цели управления, которая формализуется в виде макрофункции управляемой системы Ф = Ф(у);

управляемость, состоящую в том, что можно найти такое управляющее воздействие т, которое за конечное число шагов переводит систему в искомое состояние, обеспечивающее достижение цели.

Поскольку система управления имеет обратную связь, закон (алгоритм) управления, характеризующий значение в любой момент времени управляющего воздействия m(t), может быть определен через состояния системы в соответствующий момент времени.

Принцип, в соответствии с которым входные воздействия должны вычисляться через состояния, был сформулирован Р.Беллманом, указавшим на его первостепенную значимость. В этом принципе заключена важнейшая идея теории управления. Это научная интерпретация принципа «обратной связи», составляющего основу любого управления.

Существенно, что в текущем состоянии системы содержится вся информация, необходимая для определения требуемого управляющего воздействия, поскольку, по определению динамической системы будущее поведение системы полностью определяется его нынешним состоянием и будущими управляющими воздействиями.

Оптимальное управление заключается в выборе и реализации таких управлений uU, которые являются наилучшими с точки зрения эффективности достижения цели управления.

Степень достижения цели управления характеризует критерий эффективности. Виды критериев эффективности и способы их формирования описаны в разделе 5.2.

Виды связей в системах управления

Вид соединения элементов, при котором выходное воздействие одного элемента передается на вход другого элемента, называется прямой связью. Прямая связь между двумя элементами системы может осуществляться непосредственно или через другие ее элементы. В случае опосредованного воздействия выходной сигнал одного элемента поступает на вход другого с передаточным коэффициентом промежуточного элемента.

Вид соединения элементов, при котором выходное воздействие одного элемента передается на вход того же самого элемента, называется обратной связью. Обратная связь может осуществляться либо непосредственно от выхода элемента системы на его вход, либо через другие элементы данной системы. Обратная связь бывает внешняя и внутренняя. Внешней, или главной называется такая связь, посредством которой осуществляется передача части выходного сигнала всей системы управления на ее вход. Внутренние, или местные обратные связи соединяют выход отдельных элементов или групп последовательно соединенных элементов с их входом.

Различают положительную и отрицательную обратную связь. Если под действием обратной связи первоначальное отклонение управляемой величины у, вызванное входными воздействиями, уменьшается, то считают, что имеет место отрицательная обратная связь. В противном случае говорят о положительной обратной связи. Следовательно, положительная обратная связь усиливает действие входного сигнала отрицательная -- ослабляет.

Положительная обратная связь используется во многих технических устройствах для увеличения коэффициента передачи. В экономике на принципе положительной обратной связи основаны системы материального стимулирования. Положительными являются обратные связи в схеме межотраслевого баланса. Примером использования отрицательной обратной связи является термостат.

Обычно положительная обратная связь приводит к неустойчивой работе системы, т. к. соответствует увеличению возникшего в системе отклонения. Отрицательная обратная связь способствует восстановлению равновесия в системе. Поэтому системы с отрицательной обратной связью являются относительно устойчивыми.

Если сигнал обратной связи пропорционален установившее значению входной величины и не зависит от времени и скорости изменения, то такая обратная связь называется жесткой. Сигналы гибкой обратной связи пропорциональны скорости изменения входной величины. Мерой величины обратной связи служит коэффициент обратной связи.

Обратная связь является одним из важнейших понятий кибернетики, оно помогает понять многие явления, происходящие в системе управления любой природы. В организационных системах обратные связи, поддерживаемые подсистемой контроллинга, используются для выработки управляющих сигналов, для выработки критерия эффективности управления и оценки качества управления. В биологических системах обратная связь обеспечивает поддержание в нормальном состоянии основных показателей жизнедеятельности: температуры и массы тела, уровень сахара и гемоглобина в крови, другие. В экономических системах обратная связь, обеспечиваемая социологическим мониторингом, играет важную роль в обеспечении эффективного управления.

Иерархические системы управления. Важный класс систем управления образуют системы произвольной природы (технические, экономические, биологические, социальные) и назначения, имеющие многоуровневую структуру в функциональном, организационном или каком-либо ином плане. Характерными признаками иерархических систем управления (ИСУ) являются: вертикальная декомпозиция системы на подсистемы, приоритет подсистем верхнего уровня по отношению к нижележащим, наличие обратных связей между уровнями. Следует иметь в виду, что при декомпозиции на любых уровнях иерархии можно выделить описанную ранее триаду: управляющую систему (субъект управления), управляемую систему (объект управления) и исполнительную систему (исполнительные органы).

Широкое использование и универсальность ИСУ обусловлены рядом преимуществ по сравнению с системами Радиального (централизованного) управления:

свобода локальных действий в рамках наложенных ограничений;

возможности целесообразного сочетания локальных критериев функционирования отдельных подсистем и глобального критерия оптимальности системы в целом;

возможности сжатого, агрегированного представления актуальной информации о результатах управления, поступающей по каналам обратной связи;

повышенная надежность системы управления, наличие свойств управляемости, адаптивности, организованности и ряда других свойств, специфичных для конкретных систем;

универсальность концепции управления и подходов к решению задач управления в ИСУ;

экономическая целесообразность по сравнению с системами управления иной структуры. Последнее качество требует обоснования в каждом конкретном случае.

Теория управления ИСУ включает следующие основные разделы:

структурный анализ и синтез ИСУ;

проблема координации в ИСУ;

оптимизация функционирования ИСУ.

Принцип иерархичности управления является выражением целостности систем; он, предопределяя организованность, позволяет найти способы управления сложными системами. Если организованность системы отсутствует, невозможно определить задачи управления даже для простых объектов.

Этот принцип предусматривает способ расчленения системы на элементы и взаимодействующие подсистемы и многоступенчатого построения управляющих систем, в которых функции управления распределяются между соподчиненными частями. В расчлененной системе одна часть оказывается «вложенной» в другую и является ее структурной составляющей. В такой системе существует взаимосвязь подсистем по одним отношениям и их свойствам и независимость по другим.

1.6 Информация как ресурс управления социально-экономическими системами

Процесс глубоких технологических преобразований, происходящих в настоящее время, можно определить как этап возникновения общества нового типа -- информационного общества, поскольку сегодня именно информационные технологии оказывают решающее влияние на проблемы общественного бытия и всех его модификаций -- бытия экономического, бытия социального в узком смысле слова, бытия экологического, бытия демографического.

За последнее десятилетие многие государства и международные организации выделили в качестве приоритетной задачи социального управления реализацию концепций и программ по переходу к информационному обществу. Этой цели служит учрежденный в 1995 году Европейской комиссией Форум информационного общества, работа которого направлена на изучение и анализ влияния информационного общества на такие сферы как экономика и занятость, основные социальные и демократические ценности, культура и средства массовой информации, государственные службы и образование.

Для современного этапа развития цивилизации характерен перенос центра тяжести экономического развития с материальных сфер производства, использующих энергетическо-сырьевой базис, на наукоемкие и высокотехнологичные сферы. Этот процесс уверенно можно характеризовать как бурный рост информационного сектора экономики, определяемого долей суммарного рабочего времени, затрачиваемого на обработку, передачу, хранение информации. Данный вид деятельности во многих развитых странах Запада уже сейчас охватывает до 60 процентов трудоспособного населения и имеет тенденцию к неуклонному росту, кардинальному увеличению доли сектора информационной экономики относительно материальных компонент в совокупном валовом национальном продукте.

На фоне зарождающегося информационного общества одной из глобальных проблем XXI века является бурный, взрывообразный рост объемов информации, обрушивающейся на человека. Замеченная в середине прошлого века устойчивая тенденция удвоения каждые восемь лет объемов информации, относящейся к задачам проектирования, в наши дни не только не сгладилась, но со всей очевидностью, усугубилась. В последнее десятилетие рост объемов информации оценивается как ее удвоение за 20 месяцев. Сегодняшний экспоненциальный рост объемов информации означает лишь то, что за это время происходит удвоение количества единиц информации, но не знания, и этот экспоненциальный рост вовсе не достижение, а беда информационных технологий. И действительно, на ранних стадиях внедрения компьютеров представлялось, что именно этот инструмент, в силу его способности «молниеносной» обработки информации, станет панацеей общества в преодолении многих проблем, связанных с хранением, переработкой и передачей информации. Однако реалии последних лет показывают, что именно в силу своего быстродействия компьютер грозит стать не помощником, а врагом человека, призванного принимать решения на основе полученной информации. На любого сегодняшнего управленца компьютер обрушивает потоки неструктурированных данных, которые нельзя и информацией назвать в точном смысле этого слова. Как же преодолеть это противоречие -- не уничтожать же компьютеры?! Конечно нет, но на новом этапе развития общества, когда настоящий информационный взрыв является реальным вызовом нового века, необходимо осознать эту проблему и найти эффективные пути ее решения.

В связи с изложенным можно, таким образом, отметить две характерные особенности современных цивилизационных процессов: возрастание метасистемности создаваемой человеком искусственной среды и резкое увеличение объемов информации, используемой в человеческой деятельности.

Информация превратилась в глобальный, в принципе неистощимый ресурс человечества, вступившего в новую эпоху развития цивилизации -- эпоху интенсивного освоения этого информационного ресурса. Благодаря успешной информатизации множество развитых стран стремительно меняет свой социальный облик, более динамичной и эффективной становится экономика стран, повышается качество жизни населения.

Таким образом, экономический уровень и потенциал государства сегодня определяется уровнем производства средств и систем переработки информации. Вследствие этого термин «информация» приобретает не только познавательное значение, но и имеет важный практический аспект. В то же время, как утверждает академик В.Г. Афанасьев, «нет, пожалуй, в науке, практике современности понятия распространеннее, нежели понятие «информация». И нет в тоже время другого понятия, по поводу которого ведется столько споров, дискуссий, имеется столько различных точек зрения». Существование множества определений информации обусловлено сложностью, специфичностью и многообразием подходов к толкованию сущности этого понятия и следствием все продолжающегося расширения смыслового поля данного термина.

Концепция К. Шеннона, отражая количественно-информационный подход, определяет информацию как меру неопределенности (энтропию) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем. По Шеннону, информация служит мерой «неожиданности» обнаружения каждой новой буквы в последовательности символов из данного алфавита, а самая богатая информация содержится в случайной последовательности: прочтение 99 символов случайной последовательности ничем не облегчает предсказание сотого символа. Этот подход, несмотря на то, что он не учитывает смысловую сторону информации, оказался весьма полезным в технике связи и вычислительной технике, послужил основой для измерения информации и оптимального кодирования сообщений. Кроме того, он представляется удобным для иллюстрации такого важного свойства информации, как новизна, неожиданность сообщений. При таком понимании информация -- это снятая неопределенность, или результат выбора из набора возможных альтернатив.

Вторая концепция рассматривает информацию как свойство (атрибут) материи. Ее появление связано с развитием кибернетики и основано на утверждении, что информацию содержат любые сообщения, воспринимаемые человеком или приборами. Наиболее ярко и образно данная концепция отражена в трудах академика В.М. Глушкова. Он считал, что «информацию несут не только испещренные буквами листы книги или человеческая речь, но и солнечный свет, складки горного хребта, шум водопада, шелест травы». Иными словами, информация как свойство материи создает представление о ее природе и структуре, упорядоченности, разнообразии и т.д. Она не может существовать вне материи, а значит, она существовала и будет существовать вечно, ее можно накапливать, хранить, перерабатывать.

Третья концепция основана на логико-семантическом подходе, при котором информация трактуется как знание, причем не любое знание, а та его часть, которая используется для ориентировки, для активного действия, для управления и самоуправления. Иными словами, информация -- это действующая, полезная, «работающая» часть знаний. Последователь этой концепции В.Г. Афанасьев, развивая логико-семантический подход, дает определение социальной информации: «Информация, циркулирующая в обществе, используемая в управлении социальными процессами, является социальной информацией. Она представляет собой знания, сообщения, сведения о социальной форме движения материи и обо всех других формах в той мере, в какой она используется обществом...».

Развивающиеся информационные процессы вызвали к жизни новые области науки, среди которых наибольших успехов в познании природы информации к настоящему времени достигла информациология. Основоположник информациологии И. Юзвишин сформулировал принцип информационного дуализма пространства Вселенной, смысл которого заключается в том, что пространство имеет информационно-двуединый характер и вакуума, и материи. Главная цель информациологии -- упорядочение, классификация и обобщение явлений, событий и процессов, регистрируемых органами чувств и приборами, с последующим приведением их в каноническую обобщенную и табулированную систему, используемую в практических целях. Опираясь на фундаментальный «Всемирный информациогенно-вакуумный закон», информациология в целях изучения материальной и духовной сферы оперирует его частными проявлениями. Среди них -- закон сохранения информации, информационного равновесия Вселенной, закон постоянного изменения информации, генерализационный закон информации и закон генерализационно-единого информационного поля, всемирный закон ритмичности, перио-дичности и цикличности, а также законы симметризации и десимметризации информационных процессов и позитивной динамики Вселенной. Безусловно, во многом первые теоретические подходы и обобщения в информациологическом понимании бытия носят некоторый футуристический оттенок, однако развитие информациологических представлений о принципах существования социума способны, на наш взгляд, внести новое понимание глубины социальных процессов, отображающихся в социальной информации.

Информационное общество в своем развитии более всего опирается на интеллектуально-информационный ресурс, остающийся пока еще новой и непривычной категорией, включаемой сегодня в сферы человеческой деятельности. Относительно этого ресурса наукой еще не выяснены объективные законы сохранения или ограничения, характерные для материальной, вещественно-энергетической субстанции. Первые шаги в изучении данного феномена сделаны в работах академика И. Юзвишина, исследовавшего картину мира на основе информациологической концепции. По многим параметрам интеллектуально-информационный ресурс имеет неоспоримые преимущества по сравнению с материальными ресурсами -- сырьем и энергией, с которыми человечество достаточно хорошо освоилось на предыдущих этапах развития общества. Общество, владеющее информационным ресурсом, способно обойтись без многих традиционных природных энергетических ресурсов и уже по структуре экономики избегает большинства социально-экономических и экологических проблем, тяготеющих сегодня над социумом. Не случайно весь индустриальный и постиндустриальный мир берет за образец «японское чудо», в ходе реализации которого национальная стратегия развития Японии с избытком компенсировала недостаточность в минерало-энергетических ресурсах развитием высоких технологий, что всего за несколько десятилетий вывело Японию в группу лидеров мировой экономики.

Поскольку объектом исследования в кибернетике являются системы, создаваемые для решения определенных задач, то информацию в кибернетике определяют как сведения, полезные для решения этих задач. Если сведения не имеют никакой пользы, то они представляют собой не информацию, а «шум». Если они отклоняют от правильного решения, то представляют собой дезинформацию. Рассмотрение информации как условия системного исследования позволяет выделить ряд важнейших свойств. В первую очередь, это полезность информации и наличие в ней смысла для данной системы. Важнейшим свойством информации является то, что она всегда имеет воплощение в виде знаков, символов. Знак, какова бы ни была его природа, является материальным носителем информации. Приемник информации имеет способность к восприятию, преобразованию и воспроизводству знаков в определенном диапазоне, отведенном ему природой или искусственным устройством.

Информацию можно измерить количественно, подсчитать. Для этого необходимо абстрагироваться от смысла сообщения. Как отмечалось, К. Шеннон дал формальное определение количества информации на основе вероятностного подхода и указал критерий, позволяющий сравнивать количество информации, доставляемое разными сигналами.

Суть такого подхода состоит в утверждении, что между сигналом и событием существует однозначная связь. Совокупность сигналов является изоморфным отображением некоторых сторон реального события. Связь сигнала с событием воспринимается как смысловое содержание сигнала или сообщения, сущность которого состоит в том, что благодаря ему получатель побуждается к выбору определенного поведения. Всякое сообщение может рассматриваться как сведения об определенном событии хі в момент ti. Это событие содержит данные о том, в каком из множества возможных состояний находилась система S в момент времени ti. Процесс связи предполагает наличие множества возможностей.

Очевидно, что в сложном сообщении содержится сумма информации, которую несут отдельные сообщения. Однако действительное количество информации зависит не только от числа возможных сообщений, но и от их вероятностей. Сообщение имеет ценность, оно несет информацию только тогда, когда мы узнаем из него об исходе события, имеющего случайный характер, когда оно в какой-то мере неожиданно. При этом ценность информации в основном определяется степенью неожиданности сообщения.

Выяснилось, что состояние неопределенности выбора обладает измеримой количественной оценкой, называемой энтропией источника сообщений (H). Вероятность можно описать как частоту появления именно данного исхода в длинной серии однотипных испытаний. Понятия возможности, случайности, вероятности находятся в определенном отношении с понятием неопределенности. Неопределенность всегда имеет место при выборе одного элемента из некоторой совокупности элементов. Степень неопределенности выбора характеризуется отношением числа выбранных элементов к общему числу элементов множества. Если множество состоит из одного элемента, то степень неопределенности равна нулю. Вероятность выбора в этом случае равна 1. Зависимость между неопределенностью Н и вероятностью р измеряется логарифмом величины 1/р:

В общем виде формула степени неопределенности (количество информации в битах) имеет следующий вид:

,

где рі -- вероятность появления некоторого события Sі. Эта формула предложена в 1948 г. К.Шенноном. Ее еще называют формулой абсолютной негэнтропии. Формула абсолютной негэнтропии аналогична формуле энтропии, только имеет отрицательный знак. Знак «минус» в правой части приведенного уравнения использован для того, чтобы величина Н стала положительной (поскольку рі<1, log2рi 0, рі = 1).

Понятие энтропии (от греч entropia -- поворот, превращение) ввел немецкий физик-теоретик Р.Клаузиус в 1865 г. Энтропия обозначает меру деградации какой-либо системы. Австрийский физик Л. Больцман в 1872 г. связал энтропию с вероятностью состояния. Изменения энергии в изолированной системе описываются вторым законом термодинамики, который был сформулирован следующим образом: теплота не может сама собою перейти от более холодного тела к более теплому. Суть этого закона состоит в том, что способность изолированных систем совершать работу уменьшается, так как происходит рассеивание энергии. Формула энтропии определяет степень беспорядка, хаотичности молекул газа в сосуде. Естественным поведением любой системы является увеличение энтропии.

Наблюдаемое явление возрастания энтропии замкнутых физических систем на нашем макроуровне -- обычный однонаправленный процесс. Взаимодействующие объекты с различной величиной потенциальной энергии (например, температурой, уровнями жидкости в сообщающихся сосудах) через определенное время взаимодействия уже имеют некоторую среднюю температуру, а также примерно равные уровни жидкости. После этого взаимодействия возможность совершения какой-нибудь работы снижается до нуля, а энтропия возрастает до некоторого максимального значения, характерного для данной замкнутой системы. Это и есть «тепловая смерть замкнутой системы» -- характерный процесс возрастания энтропии для замкнутых физических систем в процессе функционирования, соответствующий второму началу термодинамики. Если энтропия имеет тенденцию к возрастанию, то система теряет информацию и деградирует.

Выдающийся бельгийский исследователь систем И. Пригожий (род. 1917 г.) доказал, что при неравновесных условиях энтропия может производить не деградацию, а порядок. Непривычное представление об энтропии как источнике организации означает ее высокую значимость в процессе развития материи. Созданная И.Пригожиным фундаментальная теория диссипативных структур, за которую ему в 1971 г. была присуждена Нобелевская премия, является, по сути, универсальной аналитической моделью информационных процессов и технологий природы и общества, отражает фундаментальную сущность природы в виде вездесущей информации.

Чтобы система не деградировала, необходимо внести в нее дополнительную информацию (негэнтропию). Негэнтропия -- это некоторое, изначально локальное состояние нарушения устойчивости процесса возрастания энтропии в определенным образом структурированной материи (информационные структуры), приводящее к лавинообразному процессу уменьшения энтропии. Отсюда энтропия системы есть мера дезорганизации, а информация есть мера организованности (рис.1.5.). Всякий раз, когда в результате наблюдения система получает какую-либо информацию, энтропия этой системы уменьшается, а энтропия источника информации увеличивается.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 1.5. Качественное различие физической и информационной энтропии

В свете этого, можно сказать, что информация представляет собой особую субстанцию, превращающую закрытую систему в открытую. В приведенной выше формуле абсолютной негэнтропии Шеннона информация рассматривается как снятая, устраняемая неопределенность. Появление информации устраняет, уменьшает любую неопределенность. Однако информацию можно рассматривать не только как снятую неопределенность, а несколько шире. Например, в биологии информация -- это, прежде всего совокупность реальных сигналов, отображающих качественное или количественное различие между какими-либо явлениями, предметами, процессами, структурами, свойствами. При таком подходе считают, что понятие информации неотделимо от понятия разнообразия. Природа информации заключается в разнообразии, а количество информации выражает количество разнообразия. Любой процесс, объект, явление при разных обстоятельствах может содержать различное количество информации. Это зависит от разнообразия, которое наблюдается в системе. Множество с разнообразием и множество с вероятностями имеют эквивалентные свойства. Так, множество, у которого все элементы различны, имеет максимальное количество разнообразия. Чем больше в системе разнообразия, тем больше неопределенность в поведении такой системы. Уменьшение разнообразия уменьшает неопределенность системы. Вероятность выбрать наугад данный элемент из множества с максимальным разнообразием равна единице, деленной на количество всех элементов множества 1/N. Количество информации в этом случае имеет максимальное значение.

Множество, у которого все элементы одинаковы, содержит минимальное количество разнообразия -- всего один элемент. Количество информации в такой совокупности равно нулю. В множестве информация появляется только тогда, когда один элемент отличается от другого. Между минимальным и максимальным количеством разнообразия в множестве существует ряд промежуточных состояний, которые появляются в результате ограничения разнообразия. Понятие ограничения разнообразия является очень важным. Оно представляет собой отношение между двумя множествами. Это отношение возникает, когда разнообразие, существующее при одних условиях, меньше, чем разнообразие, существующее при других условиях.

Ограничения разнообразия весьма обычны в окружающем нас мире. Любой закон природы подразумевает наличие некоторого инварианта, поэтому всякий закон природы есть ограничение разнообразия.

Экономическая информация

Как информация вообще, так и экономическая информация может быть понята, проанализирована и рационально организована при изучении экономических систем, процессов управления в них и конкретных задач, решаемых в системах управления. С этой точки зрения под экономической информацией следует понимать:

сведения, знания наблюдателя об экономическом объекте; наличие связи между элементами экономической системы, именно то, что определяет ее цельность как системы (внутренняя формация системы);

нематериальные составные части системы -- знания, навыки, методы, т.е. информационные подсистемы экономической системы;

сообщения, которые циркулируют в экономической системе, и которыми она обменивается с внешней средой или другими экономическими системами. Они отражают те реальные связи, которые существуют между различными экономическими объектами, отображаемыми в виде систем;

некоторые общепризнанные знания, сведения, правила и обычаи, которыми руководствуются люди и коллективы в своей производственно-экономической деятельности. Они существуют в виде нормативных, правовых актов, показателей планирования и являются формами проявления регулирующей и целенаправляющей информации в экономических системах.

Экономические сообщения и хранимые сведения обладают широко разветвленными, тесными взаимосвязями и объективными зависимостями, которые трудно установить в результате исключительной сложности сетей коммуникаций и несистематичности массивов хранимых сведений.

В потоке экономической информации нельзя выделить один главный фактор. Такие факторы, как полезность сообщения, его смысл, способ знакового отображения, словарь, алфавит, код имеют равную значимость, или же их значимость изменяется в зависимости от этапа решения задачи.

На практике в качестве критериев оценки экономической информации используются показатели: значимости, употребимости, полезности, ранга, стоимости, а также своевременности, доступности и достоверности. С помощью этих критериев может быть получена некоторая общая оценка информации. При обработке больших массивов данных может возникнуть необходимость в их усредненной оценке по нескольким параметрам сразу. В таком случае вводят весовые коэффициенты для каждого из оценочных параметров: значимости, полезности, периодичности и других.

Общая информативность системы, массива или текста определяется суммированием значений ценности содержащихся в них информационных единиц.

Отношение информативности системы к информативности текста составляет полноту информации. Отношение общей информативности системы к общей стоимости информации определяет эффективность информационной системы.

Рассмотренный подход легко формализуется и может быть использован в практических расчетах для конкретных экономических систем.

Экономическая информация выступает важным ресурсом, эффективное использование которого имеет большое значение для процесса управления.

Под системой экономической информации понимается совокупность данных, отображающих экономический аспект деятельности системы управления. Обеспечение целостности информационной системы базируется на концепции интегрированных систем обработки данных.

Семантический аспект рассмотрения экономических сообщений означает исследование закрепленных за каждым из них как за знаком соответствующих значений, что, в частности, предполагает понятийную классификацию объектов, отображаемых информационной системой, уточнение смысловых вариантов каждого из знаков в различных контекстах, слежение за модификацией этих значений по мере развития системы, фиксацию отнесенности знаков к различным функциональным подсистемам системы управления. Объектом семантики является содержание экономической информации и способы его знакового представления, но она отвлекается от проблемы ценности информации, рассматривая ее как экономические данные.

Применение принципов интеграции в широком смысле слова для обработки экономической информации, а также при проектировании системы экономической информации является необходимым условием эффективной организации процесса управления. Тем самым информация становится одним из значимых ресурсов социально-экономических систем управления.

Контрольные вопросы

Как определить кибернетику как науку?

Что содержит в себе методология кибернетики?

Опишите методическую базу кибернетики.

Как определить экономическую кибернетику как науку?

Что является объектом экономической кибернетики?

Что является предметом исследования экономической кибернетики?

Дайте определение системы и опишите основные свойства систем.

Охарактеризуйте понятие «информационный образ объекта».

Что является внешней средой системы?

Как определить процесс декомпозиции системы?

Что называют подсистемой?

Какую систему можно считать сложной?

Дайте определение структуры системы.

Приведите классификацию систем по различным признакам.

Опишите уровни иерархии систем.

Что такое системный подход?

Опишите общие принципы исследования в системном подходе.

Чем характеризуется системный подход к управлению?

Дайте определение модели объекта (системы).

В чем особенности математического моделирования систем?

Опишите требования к математическим моделям.

Приведите классификацию математических моделей.

Что представляет собой экономико-математическая модель?

Опишите методику и этапы моделирования.

Дайте определение понятию «управление».

Что такое управляемые переменные?

Дайте определение неуправляемым переменным.

Опишите структуру и компоненты системы управления.

Опишите основные типы задач управления.

Проанализируйте известные концепции информации.

Что представляет собой экономическая информация?

Дайте определение энтропии.

Что такое негэнтропия?

Почему информация рассматривается как ресурс социально-экономических систем?

Опишите критерии оценки экономической информации.

ІІ. Анализ социально-экономических систем

2.1. Особенности экономических систем

Экономика (экономическая система) -- сложная целенаправленная управляемая динамическая система, осуществляющая производство, распределение и потребление материальных благ с целью удовлетворения неограниченных человеческих потребностей.

С точки зрения системного подхода экономическая система может быть представлена следующим образом (рис. 2.1).

Экономическая система, являясь пересечением (общей областью) двух систем ее окружения -- природной среды и общества, -- погружена, как и ее внешняя среда, в сферу вездесущей информации.

Рис. 2.1. Экономическая система и ее среда

Наиболее общими факторами, определяющими экономические системы, являются пространство и время, конкретизирующие территориальное и временное существование системы и ее ограниченность.

Природная среда находится в непрерывном взаимодействии с экономической системой; последняя, в частности, эксплуатирует природные ресурсы: сельскохозяйственные земли, запасы воды, древесины, полезных ископаемых -- и оказывает воздействие на природу, изменяя ее.

Экономика является функциональной подсистемой социальной системы, выполняя требование удовлетворения потребностей общества и используя человеческие ресурсы.

Принцип неограниченности потребностей общества следует понимать так, что ориентация экономики на максимальное удовлетворение человеческих потребностей никогда не достигает идеальной цели -- создания полного изобилия в силу действия закона опережающего роста потребностей.

Экономическая система, эффективность функционирования которой характеризуется экономическими показателями: прибыль, рентабельность, себестоимость, производительность и другие -- является сложной системой. Изменения, возникающие в одной части системы, вызывают изменения в других ее частях. Так, появление нового продукта в одной из отраслей промышленности приводит не только к изменениям в этой отрасли, но и оказывает преобразующее воздействие на структуру спроса и потребления, что, в свою очередь, определяет новые изменения в производящих отраслях. Экономическая система находится в непрерывном движении: она растет и развивается. Понятие роста отражает количественный аспект экономики: увеличение числа элементов, связей, размеров экономической системы. Принцип развития связывается с понятием качества, совершенствования системы, возрастанием ее потенциала. Примечательно, что макроэкономическая система наращивает потенциал для скорейшего достижения цели -- улучшения качества и жизни Уровня населения (развитие) -- и характеризуется реальными показателями повышения уровня жизни (рост).

Среда экономической системы также является сложной системой и обладает всеми свойствами таковой. При выделении системы исходят из наличия более жестких связей внутри самой сложной системы по сравнению со связями между системой и внешней средой. Система и среда в общем случае определяются различными интересами, целями и критериями. Совокупность факторов внешней среды характеризуется:

сложностью -- разнообразием факторов, воздействующих на систему;

силой воздействия факторов, среди которых выделяются более существенные и менее значимые;

динамичностью -- скоростью изменений, происходящих в окружении системы;

неопределенностью -- количеством априорной информации, которой располагает система относительно конкретного фактора внешней среды.

Исследование экономических систем различного уровня с использованием метода моделирования базируется на предположении о том, что экономическая система, как и любая сложная система, обладает набором характеристик, инвариантных относительно целей исследования. Основными среди них являются следующие.

Целостность -- все части системы (подсистемы) и элементы подчинены единой цели, стоящей перед всей системой. Цель может быть задана системе извне или сформулирована самой системой. Цель может быть сформулирована на качественном уровне или иметь форму целевых заданий по конкретным количественным экономическим показателям. Формулировка глобальной цели должна быть достаточной, чтобы управляющая система могла осуществить разработку плана ее достижения. Локальные цели подсистемы должны быть совместимы с глобальной целью системы.

Эмерджентностъ -- несводимость свойств системы в целом к свойствам отдельных ее частей.

Холизм -- формальный аспект обеспечения целостности системы: цели экономической системы должны быть формализуемы, координируемы и агрегируемы.

Пространственная и временная определенность и ограниченность означает, что для экономической системы, локализованной и функционирующей в реальном времени, можно построить модель или систему моделей, с помощью которых можно решать задачи трех классов: наблюдения, идентификации, прогнозирования. Задача наблюдения связана с определением настоящего состояния системы U(t) по данным поведения выходных величин в будущем: { у(): t }. Задача идентификации требует определения U(t) по данным о поведении выходных величин в прошлом: { у(): t }. Задача прогнозирования позволяет определять будущее состояние и() по данным о текущих и прошлых значениях выхода { у(): < t; у(): }.

Динамичность -- экономическая система функционирует и развивается во времени, она имеет предысторию и будущее, характеризуется определенным жизненным циклом, в котором могут быть выделены соответствующие целям исследования фазы: возникновение, формирование, рост, развитие, стабилизация, деградация, ликвидация или стимул к изменению.

Сложность -- экономическая система характеризуется большим числом неоднородных элементов и связей, полифункциональностью, полиструктурностью, многокритериальностью, многовариантностью развития и другими свойствами сложных систем.

Относительная автономность функционирования экономических систем означает, что в результате действия обратной связи каждая из составляющих выходного сигнала уі Y может быть изменена за счет изменения входного сигнала хі, причем другие составляющие уj Y, j i остаются неизменными;

Функциональная управляемость экономической системы означает, что подходящим выбором входного воздействия х можно добиться получения любого выходного сигнала у Y.

Причинность экономической системы означает возможность предсказывать последствия некоторых событий в будущем. Иными словами, причинно-следственные связи в системе определены тогда, когда идентифицированы причины возникновения некоторого явления, выявлены последствия этого явления и установлена зависимость причин и последствий. Причинность во времени предполагает такое описание эволюции системы, при котором значения выходных величин в любой момент времени t зависят исключительно от предыстории развития системы. С причинностью связаны понятия неупреждаемости системы и предопределенности. В не упреждающей системе изменения выходной величины не могут предугадывать, упреждать изменения входного воздействия. Предопределенность системы означает, что существуют такие t T, что для любых t будущая эволюция системы определяется исключительно прошлыми наблюдениями.

Неопределенность в функционировании экономической системы представляет собой множество возмущающих воздействий , которые сказываются на поведении системы и на исходе принятого решения X. Элементы включают как параметрическую, так и структурную неопределенность.

Гомеостатичность системы отражает ее свойство к самосохранению, противодействие разрушающим воздействиям среды. Гомеостатичность можно трактовать, как способность осуществлять простейшие формы управления: в структурном отношении такая система характеризуется наличием только отрицательных обратных связей, а в функциональном -- постоянством цели управления. Это система в ее статическом представлении, вне развития; более обширный подход к исследованию адаптивных характеристик системы дает такая характеристика, как устойчивость.

Устойчивость системы зависит от уровня, вида экономического объекта, а также от того, каким образом оценивается степень «инертности» системы. Иными словами, исследуется вопрос о том, насколько существенно изменяется поведение системы под действием возмущений. Система признается устойчивой, если при достаточно малых изменениях условий функционирования экономической системы поведение системы существенно не изменяется. В рамках теории систем исследуются структурная устойчивость и устойчивость траектории поведения системы.

Инерционность экономической системы проявляется в возникновении запаздываний в системе, симптоматично реагирующей на возмущающие и управляющие воздействия. Такие запаздывания учитываются, в частности, с помощью моделей лагов: внутренних или лагов принятия решений относительно стабилизирующих воздействий, и внешних -- отражающих задержки в реакции системы на соответствующие воздействия.

Адаптивность экономической системы определяется двумя видами адаптации: пассивной и активной. Пассивная адаптация является внутренне присущей характеристикой экономической системы, которая располагает определенными возможностями саморегулирования (эффект антисипации). Активная адаптация представляет механизм адаптивного управления экономической системой и организацию его эффективного осуществления.

Описанные характеристики в той или иной мере присущи любой экономической системе: макроэкономической -- экономике в целом, крупным секторам экономики, модели которых оперируют синтетическими показателями (общественный продукт, национальный доход, инвестиции и т.п.), или микроэкономической, изучающей поведение отдельных объектов -- предприятий, фирм, потребителей и взаимодействий между ними.

Экономическая система как система управления

Экономическая система является сложной системой управления, причем разнообразие структур управления определяется разнообразием экономических систем и процессов, а также разнообразием характеристик.

С точки зрения внешней среды экономика выступает:

в роли производственной системы, производящей материальные блага, удовлетворяющие определенную потребность;

как система целенаправленного преобразования ресурсов;

как объект приложения живого и общественного труда;

как преобразователь инвестиций во вновь созданный капитал;

как информационная система управления процесса ми функционирования и развития объекта, реализующая функции организации, контроля, анализа, регулирования, координации, планирования и проектирования с помощью соответствующих структур -- организационно-хозяйственной и социально-экономической.

Упрощенная схема функционирования экономической системы представлена на рис. 2.2

Рис. 2.2. Схема взаимосвязей в экономической системе