ChúngTa.com

A. Vài nét về khoa học hệ thống

Hệ thống là gì? Có thể lựa chọn nhiều cách khác nhau với phạm trù hệ thống. Chẳng hạn như “Hệ thống là các tập hợp có trật tự bên trong (hay bên ngoài) của các yếu tố có liên hệ (hay tác động lẫn nhau)” hoặc như “hệ thống, tức là một tổng thể gồm nhiều yếu tố (bộ phận) quan hệ và tương tác với nhau và với môi trường xung quanh một các phức tạp”... Song đúng như V. P. Cuzơmin trong cuốn Nguyên lý hệ thống trong lý luận và phương pháp luận của C. Mác đã nhận xét: “dù cho khái niệm hệ thống được xác định theo nhiều cách khác nhau, thì người ta vẫn thường hiểu rằng, hệ thống là một tập hợp những yếu tố liên hệ với nhau, tạo thành sự thống nhất ổn định và tính chỉnh thể, có những thuộc tính và những quy luật tích hợp”.

Nguyên lý tính chỉnh thể là nguyên lý xuất phát đồng thời cũng là nguyên lý trung tâm của lý thuyết hệ thống tổng quát. Nó ghi nhận đặc trưng cơ bản nhất của hệ thống, đó là sự thống nhất chỉnh thể. Hệ thống không phải là tập hợp giản đơn các yếu tố. Hệ thống là cái gì đó lớn hơn số cộng đơn giản các yếu tố. Sự liên kết và tương tác theo chiều sâu giữa các yếu tố tạo nên tính trồi (emergence) và tính nhất thể hoá (integration), nghĩa là tạo ra cái mới. Mặt khác, hệ thống lại là cái gì đó nhỏ hơn số cộng giản đơn các yếu tố. Bởi vì sự liên kết và tương tác theo chiều sâu giữa các yếu tố tạo ra sự kiềm chế (constraint) nghĩa là làm giảm bậc tự do của các yếu tố so với lúc chúng ở trạng thái chưa liên kết với nhau.

Hệ thống chính là một thể thống nhất. Đó là bản chất riêng của nó, là cái cốt lõi mà người ta hay gọi là nguyên lý tính hệ thống. Song, tính hệ thống không quy giản về tính thông nhất, chỉnh thể, chỉnh hợp. Tính hệ thống còn là tính thống nhất đa dạng. Lý thuyết hệ thống tổng quát gọi đây là nguyên lý tính phức thể. Hệ thống còn là một thể phức tạp. Trước hết là phức tạp về các loại quan hệ Do hệ thống là sự liên kết và tương tác giữa nhiều yếu tố hợp thành, cho nên nó có nhiều quan hệ khác nhau: quan hệ bên trong (nội tại) khác với quan hệ bên ngoài, quan hệ vĩ mô khác với quan hệ vi mô, quan hệ đồng đại khác với quan hệ lịch đại.... Các quan hệ ổn định tạo nên cái mà người ta gọi là cấu trúc hay là cơ cấu (Structure). Hệ thống có bản tính đa cấu trúc. Và tuỳ thuộc cấu trúc ưu trội mà người ta có thể phân loại hệ thống thuần nhất với hệ thống không thuần nhất, hệ thống đóng kín khác với hệ thống cởi mở, hệ thống điều khiển khác với hệ thống bị điều khiển...

Mặt khác, hệ thống có bản tính đa chức năng. Chức năng (Function) là phạm trù thể hiện hành vi, hành động, hoạt động nhằm duy trì hệ thống. Nếu rối loạn chức năng thì đó là dấu hiệu hệ thống bị trục trặc và là nguy cơ tan rã hệ thống.
Chỉnh thể và phức thể thực ra chỉ là 2 mặt của bản chất hệ thống. Chúng thống nhất trong mâu thuẫn. Và tạo ra cái mà lý thuyết hệ thống tổng quát gọi là nguyên lý siêu hệ thống. Tính hệ thống là một nghịch lý. Mỗi hệ thống vừa có thể coi là một siêu hệ thống theo nghĩa bao gồm nhiều hệ thống khác. Người ta gọi nó là hệ thống lớn (hệ thống mẹ), còn các hệ thống hợp thành thì gọi là hệ thống nhỏ (hệ thống con), song vừa có thể coi là một yếu tố hợp thành của hệ thống khác to hơn nó.

Sự thống nhất mâu thuẫn giữa hệ thống và yếu tố, chỉnh thể và phức thể, cơ cấu và hành vi, duy trì và biến đổi đã tạo ra lịch sử hệ thống. Hệ thống không nhất thành bất biến. Nguyên lý thống nhất đồng đại với lịch đại chỉ là một nguyên lý thể hiện bản chất biến đổi của một hệ thốn. Sinh thành - trưởng thành - biến chất và giải thể là lôgic tất yếu của lịch sử hệ thống. Nhưng hệ thống một khi đã định hình, bao giờ nó cũng hướng đích. Đó là hướng tới sự cân bằng nội tại (homeostatis). Hướng đích (duy trì bản chất) và phát triển (thay đổi bản chất) là 2 mặt mâu thuẫn song thống nhất của mọi sự vật nói chung, của hệ thống nói riêng. Vì hệ thống có thể coi là một sự vật đặc biệt, sự vật mang tính hệ thống.

Ngoài những nguyên lý thể hiện bản chất riêng của hệ thống như đã trình bày tóm tắt ở trên, lý thuyết hệ thống tổng quát còn bổ sung thêm 2 nhóm nguyên lý nữa: nhóm nguyên lý thể hiện quan hệ giữa hệ thống và môi trường (phạm vi ngoài hệ thống) và nhóm nguyên lý thể hiện quan hệ giữa hệ thống như khách thể với chủ thể tức là con người có năng lực nhận thức và cải biến hệ thống. Quan hệ (tương quan và tương tác) giưã hệ thống và môi trường có 2 mặt mâu thuẫn thống nhất. Một mặt là thích nghi (adaptation) với các mức độ phản hồi khác nhau như đồng điều (consonnance) hoặc hoà nhập (integration). Mặt khác là phản hồi (feedback) với các loại khác nhau như phản hồi dương, phản hồi âm, phản hồi cứng, phàn hồi mềm...

Quan hệ (tương quan và tương tác) giữa hệ thống (như khách thể) với chủ thể cũng có 2 mặt mâu thuẫn thống nhất. Một mặt đó là sự phản ánh, nhận thức, nghiên cứu hệ thống. Lý thuyết hệ thống tổng quát đã xây dựng hoàn thiện 2 năng lực của chủ thế đó là mô hình hoá và hình thức hoá (toán học hoá nói riêng). Mặt khác, lý thuyết hệ thống tổng quát cũng đã xây dựng và hoàn thiện năng lực không chế, quản lý và biến đổi hệ thông. Trên cơ sở nắm vững bản chất và đặc điểm hệ thống, người ta có thể điều chỉnh, điều khiển, cải tạo, đổi mới và đổi thay hệ thống. Kế hoạch hoá và tối ưu hoá là 2 nguyên lý quan trọng của quản lý hệ thống theo phương pháp chương trình mục tiêu.

Bản chất của tiếp cận hệ thống thì không chỉ là tổng hợp mà còn là phân tích, hơn nữa là phân tích sâu. Phân tích thuần tuý thì bị khuyết tật thấy cây mà không thấy rừng, tổng hợp thuần tuýt thì bị khuyết tật là thấy rừng mà quên cây. Chỉ có tiếp cận hệ thống mới vừa khắc phục được khuyết tật của phân tích thuần tuý và của tổng hợp thuần tuý vừa thống nhất được hạt nhận của các cách tiếp cận khác nhau.

B. Các khái niệm cơ bản của khoa học hệ thống.

1. Hệ thống (System):

Tập hợp các phần tử có quan hệ chặt chẽ với nhau tác đông qua lại nhau một cách có quy luật để tạo thành một chỉnh thể, từ đó xuất hiện những thuộc tính mới gọi là tính trồi, đảm bảo thực hiện những chức năng nhất định. (từng phần tử riêng lẻ không có hoặc có nhưng chưa đáng kể)

2. Đơn vị hệ thống, phần tử (System units, elements):

Bộ phận của hệ thống các tiểu hệ tương tác một cách hệ thống trong suốt thời gian. Phần tử mang tính độc lập tương đối, thực hiện chức năng nhất định và không thể phân chia được nữa dưới góc độ hoạt động của hệ thống.

Có thể là các dạng hệ thống của vật sống, vật chất, tinh thần, xã hội... Để hiểu hệ thống không những hiểu các phần tử trong hệ thống mà còn phải hiểu các mối liên hệ giữa chúng (liên hệ cơ học, liên hệ năng lượng, liên hệ thông tin...)

3. Cấu trúc hay cơ cấu hệ thống (Structure):
Là hình thức cấu tạo của hệ thống, phản ánh sự sắp đặt có trật tử của các phân hệ, các phần tử của hệ thống và các quan hệ giữa chúng theo một dấu hiệu nhất định. Mối quan hệ giữa các đơn vị hệ thống với nhau, mẫu dạng/hình thức của các mối quan hệ giữa các thành phần hệ thống. Hiểu cơ cấu hệ thống tức là hiểu biết quy luật sinh ra của các phần tử và các mối quan hệ giữa chúng xét trong không gian, thời gian.

Từ định nghĩa có thể rút ra:
- Thứ nhất, cơ cấu tồn tại như một thành phần bất biến tương đối của hệ thống. Nhờ có cơ cấu mà hệ thống có thể được sự ổn định để đảm bảo trạng thái nội cân bằng của nó. Tuy được coi là một hệ tĩnh, cơ cấu không phải là không biến đổi. Khi mối liên hệ giữa các phần tử hoặc số phần tử của hệ thay đổi đến một mức độ nhất định nào đó thì cơ cấu sẽ thay đổi. Để sự thay đổi cơ cấu không gây khó khăn cho việc thực hiện chức năng thì cần phải tiến hành quản lý sự thay đổi của hệ thống.

- Thứ hai, một hệ thống thực tế có rất nhiều cấu trúc khác nhau, tuỳ theo các dấu hiệu quan sát gọi là sự chồng chất cơ cấu

- Thứ ba, một hệ thống khi đã xác định được cơ cấu thì nhiệm vụ nghiên cứu quy về việc lượng hoá đến mức có thể các thông số đặc trưng của các phần tử và các mối quan hệ của chúng. Khi cơ cấu hệ thống khó quan sát thì việc nghiên cứu cơ cấu hệ thống chỉ có thể dừng lại ở mức độ định tính. Trong thực tế cần kết hợp cả 2 mức độ nghiên cứu định tính và định lượng.

Trong các hệ thống ta gặp nhiều loại cấu trúc khác nhau. Có cấu trúc chặt chẽ và cấu trúc lỏng lẻo. Có cấu trúc hiện (được hình thức hoá một cách rõ ràng) và cấu trúc mờ (không được hình thức hoá hoặc hình thức hoá không rõ ràng). Có cấu trúc một cấp và cấu trúc phân cấp...

4. Quá trình hay các hoạt động xử lý (còn gọi là quá trình hệ thống- process or conversion process):
Sự tương tác những đơn vị hệ thống với nhau, chuỗi những hoạt động, tương tác nhận được thay đổi để sản sinh đầu ra.

5. Hành vi của hệ thống.
Là tập hợp các đầu ra có thể có của hệ thống trong một khoảng thời gian nhất định. Về thực chất hành vi của hệ thống chính là cách xử sự tất yếu mà trong mỗi giai đoạn phát triển của mình hệ thống sẽ chọn để thực hiện.

6. Trạng thái - thực trạng của hệ thống:
Trạng thái là tập hợp các tính chất cơ bản của hệ thống (khả năng kết hợp giữa đầu vào và đầu ra của hệ thống) xét ở một thời điểm nhất định. Trạng thái của tổ chức còn gọi là thực trạng của tổ chức nếu quy định rõ khoảng thời gian, không gian cụ thể của hệ thống được đem ra xem xét.

7. Quỹ đạo của hệ thống
(trạng thái đầu -> trạng thái cuối): là chuỗi các trạng thái nối hệ thống từ trạng thái đầu về trạng thái cuối (tức mục tiêu) trong một khoảng thời gian nhất định. Như vậy quỹ đạo vạch ra con đường đi của hệ thống để đến được mục tiêu. Đối với các tổ chức, quỹ đạo cần phải được xác định từ chức năng lập kế hoạch. Thực hiện kế hoạch chính là đưa tổ chức chuyển dịch từ trạng thái này sang trạng thái khác dọc theo quỹ đạo định trước để đến được mục tiêu.

8. Đầu vào (Input)
Các loại tác động có thể mà hệ thống nhận được từ môi trường. Nó là sự đóng góp hay kết quả của môi trường hoặc môi trường tiểu hệ thống, tới hệ thống dưới sự xem xét.

9. Đầu ra (Output)
Kết quả của quá trình hoặc hoạt động của hệ thống. Là cái phản ứng trở lại từ hệ thống đến với môi trường. Tập hợp những đầu ra của hệ thống gọi là tương tác của hệ thống với môi trường; có thể có nhiều loại tương tác khác nhau nhằm trao đổi năng lượng, vật chất, thông tin.

10. Môi trường (Enviroment)
Mọi thứ bên ngoài không thuộc hệ thống đang xét, nhưng lại có quan hệ, tác động với hệ thống: tác động lên hệ thống và chịu tác động của hệ thống. Những điều kiện và ảnh hưởng ngoài đến thao tác, bảo trì và thay đổi của hệ thống.

11. Phản hồi (Feedback)
Thông tin về đầu ra của hệ thống truyền thông trở lại hệ thống. Điều này giúp cho hệ thống tự học từ môi trường hoặc từ môi trường của các tiểu hệ thống.

12. Mục đích, mục tiêu (Goal, Purpose, Objective)
Mục tiêu của hệ thống là trạng thái hệ thống mong đợi, dự định đạt tới, cần có và có thể có sau một thời gian nhất định bằng hoạt động của nó. Nó cần có vì xuất phát từ đòi hỏi của hệ thống, của môi trường và có thể từ nguồn lực và tiềm năng có thể huy động của hệ thống. Nó có thể được thông báo, bao hàm rõ ràng, cụ thể hoặc nhất thời. Không nhất thiết là “tốt” hay “xấu”liên quan đến phán xử giá trị. Tồn tại những hệ thống tự thân không có mục đích.

Xét trên quan hệ thống với môi trường thì mục tiêu có 2 loại:

1) các đầu ra cần có gọi là mục tiêu ngoài,
2) các đầu vào có thể sử dụng và các cấu trúc bên trong hệ thống gọi là mục tiêu trong.

Xét theo mối quan hệ bên trong, hệ thống có mục tiêu chung là mục tiêu định hướng của cả hệ và các mục tiêu riêng là mục tiêu cụ thể của từng phần tử, từng phân hệ trong hệ thống. Giữa mục tiêu chung và mục tiêu riêng có thể có sự thống nhất hoặc không thống nhất. Tính có mục đích là đặc trưng của hệ thống phức tạp. Mục đích có thể không xuất hiện từ trước mà xuất hiện trong những giai đoạn nhất định.

13. Chức năng của hệ thống (Function)
Là những nhiệm vụ mà hệ thống phải thực hiện, là khả năng của hệ thống trong việc biến đầu vào thành đầu ra. Như vậy chức năng của hệ thống là lý do tồn tại của hệ thống, là khả năng tự biến đổi trạng thái của hệ thống.

14. Vấn đề (Problem)
Là khoảng cách giữa điều mong muốn. có thể thực hiện được nhưng chưa đạt tới với thực tế.

15. Nguồn lực của hệ thống:
Tập hợp các yếu tố đa dạng mà hệ thống sử dụng để thực hiện mục tiêu của mình. Nguồn lực có thể là đầu vào cho hoạt động, có thể ở dạng hữu hình hay vô hình. Nguồn lực của tổ chức hữu hạn nhưng tiềm năng của nguồn lực thì vô hạn.

16. Động lực của hệ thống:
Những kích thích đủ lớn để gây ra sự biến đổi hành vi của các phần tử hoặc của cả hệ thống. Động lực có 2 loại động lực bên trong và động lực bên ngoài. Động lực bên trong là động lực do chính các phần tử, các phân hệ được cấu trúc hợp lý tạo ra những hoạt động cùng chiều. Động lực bên ngoài là lực tác động của môi trường bên ngoài tác động vào. Động lực chủ yếu quyết định sự phát triển của hệ thống là động lực bên trong.

17. Cơ chế của hệ thống:
Phương thức hoạt động hợp với quy luật khách quan vốn có của hệ thống. Cơ chế tồn tại đồng thời với cơ cấu của hệ thống, là điều kiện để cơ cấu phát huy tác dụng đưa hệ thống đến mục tiêu.
Cơ chế điều khiển tác động có chủ đích của chủ thể điều khiển bao gồm 1 hệ thống các quy tắc và các ràng buộc về hành vi đối với mọi đối tượng ở mọi cấp trong hệ thống nhằm duy trì tính trồi của cơ cấu và đưa hệ thống tới mục tiêu.

Trong các hệ thống tự nhiên, cơ chế hoàn toàn mang tính khách quan và hoạt động một cách tự phát. Đối với các hệ thống nhân tạo, cơ chế ít nhiều mang tính chủ quan vì có hoạt động tự giác của con người. Nếu sự can thiệp có ý thức của con người phù hợp với quy luật hoạt động khách quan của hệ thống thì cơ chế sẽ thúc đẩy sự phát triển của hệ thống, ngược lại sẽ kìm hãm sự phát triển của nó.

18. Tiêu chuẩn của hệ thống:
Một số quy tắc, một số chuẩn mực để lựa chọn phương pháp cách thức đạt mục tiêu chung của hệ thống.

19. Ngôn ngữ của hệ thống
Hình thức phản ánh chức năng của hệ thống.

20. Giao diện (Interface):
Điểm tiếp xúc của 2 hoặc nhiều hơn hệ thống, tiểu hệ thống. Ranh giới chung của 2 hay nhiều hệ thống.

21. Sự tương tác (Interaction)
Hoạt động tương hỗ giữa 2 hệ thống. Qua tiếp xúc giữa 2 hệ thống (tức giao diện) nơi ranh giới thâm nhập liên kết chúng trong 1 sự kiện chung (tạo nên một hệ thống mới).

22. Sự kết nối (Linkage)
Việc gắn kết hay kết nối các hệ thống, tiểu hệ thống trong 1 chuỗi hay đợt tương tác

23. Tác động (Impact)
Hiệu quả hay sự thay đổi của môi trường hoặc môi trường các tiểu hệ thống, được dẫn đến bởi hoạt động (đầu ra) của hệ thống.

24. Kết quả (Outcome)
Kết quả cuối hay hiệu quả của xử lý tương tác trên toàn bộ hệ thống. Trạng thái rộng hơn hoặc toàn bộ hệ thống sau khi 1 hệ thống đã hoạt động.

25. Nhiễu hệ thống
Những tác động bất lợi từ môi trường hoặc sự rối loạn trong nội bộ hệ thống, làm lệch quỹ đạo hoặc làm chậm sự biến đổi của hệ thống đến mục tiêu.

26. Entropy/Engentropy
Xu hướng của 1 hệ thống để mất năng lượng hay thông tin tới môi trường cho những phần để trả lại trạng thái nguyên thuỷ. Xu hướng 1 hệ thống để mất tổ chức để quay về trước, khi không bị ngăn trở entropy làm hướng về phía cực đại lộn xộn, phá vỡ tổ chức. Hệ thống mở yêu cầu phát triển negentropy để cân bằng quá trình entropy.

27. Toàn thể hệ thống (Total system)
Toàn thể những tương tác của 1 hệ thống bao gồm môi trường và môi trường những tiểu hệ thống.

28. Hệ thống tiêu điểm (Focal system)
Hệ thống dưới sự xem xét hoặc phân tích tách biệt với môi trường và tiểu môi trường mà có tương tác với nó.

29. Vòng đời:

là quá trình vận động của các hệ thống từ lúc xuất hiện hệ thống cho đến lúc hệ thống tiêu vong.

30. Tương tác:

Trong vòng đời của mình các hệ thống tương tác lẫn nhau. Qua tương tác này, các hệ thống trao đổi nhau với nhau dưới các dạng hợp khác nhau từ 3 thành phần căn bản là: năng lượng, thông tin, vật chất.

31: Lớp:

Quá trình tương tác có thể được chúng ta phân thành các lớp (layers) theo chức năng tách biệt. Mỗi lớp tương tác với 2 layers khác trừ layer ngoài cùng tương tác với hệ thống kia và layer trong cùng như đảm đương với đặc trưng cấu trúc (vật chất ) của hệ thống

- Lớp ngoài cùng lo chuẩn bị cung cấp các thành phần phù hợp với loại thành phần lớp tiếp nhận của hệ thống khác thuận tiện thao tác !

- Giữa các lớp (layers) thống nhất nhau cơ chế trao đổi thông tin: quy ước mã bao gồm ngôn ngữ, ngữ nghĩa để cho 2 lớp tiếp giáp nhau diễn ra hoạt động trao đổi thông tin (truyền thông) & phù hợp với cách xử lý thông tin của từng layer.

32: Phân loại hệ thống:

Tuỳ thuộc vào các dấu hiệu phân loại khác nhau có thể phân chia các hệ thống thành các loại sau đây:

a. Hệ đóng và hệ mở: theo mức độ quan hệ với môi trường
- Hệ mở (Open System): Có tương tác với môi trường: nhận đầu vào từ môi trường và có đầu ra đến môi trường
- Hệ đóng (Closed System): là một hệ cô lập. Chỉ có tương tác giữa các thành phần hệ thống của hệ thống, không có đầu vào và ra với môi trường.

b. Hệ đơn giản và hệ phức tạp: là hệ có độ đa dạng nhỏ hay lớn (mức độ quan hệ nội bộ). Các tổ chức bao giờ cũng là hệ phức tạp.

c. Hệ phản xạ đơn hay hệ phản xạ phức tạp: Hệ mà cứ mỗi tác động của môi trường chỉ có một vài cách phản ứng đơn trị, nhất định theo quy luật thì được gọi là hệ phản xạ đơn. Hệ phản xạ phức tạp là hệ mà trước mỗi tác động của môi trường, các phản ứng của hệ là không lường hết được và không theo một quy luật nhất định.

d. Hệ thứ bậc và hệ phi thứ bậc: hệ có cơ cấu phân cấp hay không phân cấp.
Cơ cấu của hệ thứ bậc có nhiều cấp khác nhau - cấp trên và một hay nhiều cấp dưới. Các tổ chức chính thức thường là những hệ thứ bậc. Có những tổ chức không phân cấp. Nguyên tắc hoạt động của các tổ chức phi thứ bậc là dựa trên tinh thần hợp tác chứ không dựa trên quyền lực.

e. Hệ động và hệ tĩnh: Hệ có trạng thái biến đổi theo thời gian là hệ động, ngược lại, hệ có trạng thái không biến đổi theo thời gian được gọi là hệ tĩnh.
Việc phân chia các hệ thống thành động và tĩnh hoàn toàn mang tính tương đối. Trên thực tế việc chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác của hệ thống bao giờ cũng cần một thời gian nhất định gọi là quá trình chuyển đổi. Nếu quá trình này là đáng kể, hệ thống được coi là tĩnh. Nếu quá trình chuyển đổi quá ngắn, lúc đó có thể coi hệ thống thay đổi trạng thái một cách tức thời và được gọi là hệ động. Ví dụ, cơ cấu tổ chức được coi là hệ tĩnh trong khi cơ chế là một hệ động.

f. Hệ điều khiển được và không điều khiển được: Hệ điều khiển được là hệ thống mà trạng thái hoặc hành vi của nó có thể được định hướng tới mục tiêu cho trước. Sự định hướng này được thực hiện: 1) do các tác động điều khiển có ý thức của con người hoặc 2) do có cơ chế điều khiển tồn tại khách quan bên trong hệ thống. Trong trường hợp thứ nhất, hệ thống bị điều khiển, còn trường hợp thứ hai hệ thống tự điều khiển. Con người có ý thức là một hệ điều khiển được và tự điều khiển do chính cơ chế hoạt động của hệ thần kinh trung ương. Hệ thống không điều khiển được khi không thể định hướng trạng thái hoặc hành vi của nó tới mục tiêu cho trước.

g. Hệ tự điều chỉnh và hệ không tự điều chỉnh được. Khi cơ chế nội tại của hệ thống có khả năng làm cho hệ thống thích nghi được với những biến đổi của môi trường để giữ cho trạng thái của nó luôn nằm trong một miền giá trị ổn định thì hệ thống được gọi là hệ tự điều chỉnh.