Lý thuyết hệ thống

Lý thuyết hệ thống

TS. Ngô Văn Giới

1


MỞ ĐẦU




Một số nghịch lý và phi nghịch lý

Đối tượng n/c: Cấu trúc, Động thái, Điều khiển, Môi
trường.

2


Chương 1
ĐẠI CƢƠNG VỀ HỆ THỐNG

1. Lịch sử nghiên cứu hệ thống
- Tiếp cận cơ học:
Tiếp cận xã hội như một cỗ máy. Ra đời từ cách
mạng công nghiệp, các HT được giải thích gắn với
các khái niệm cơ học như: Bộ máy hành chính; Cơ
chế quản lý, mô đun tổ chức, đoàn bẩy kinh tế...
- Tiếp cận sinh học:
Nhìn xã hội như một cơ thể sống, chúng có mối

quan hệ hữu có với nhau. Cách tiếp cận cao hơn cơ
học. Một số khái niệm được dùng trong HT như: Cơ
thể tri thức, mạch máu giao thông, Đầu não chỉ huy;
Gia đình là 1 tế bào xh, xã hội lành mạnh...
3


1. Lịch sử nghiên cứu hệ thống




Tiếp cận điều khiển học
Xuất hiện từ nửa cuối thế kỷ 20, gắn với các
thuật ngữ dùng trong HT như: Điều khiển
HT, Kênh thông tin, Đầu vào, Đầu ra, Hộp
đen, Hộp trắng, phản hồi, Entropy...
Tiếp cận tích hợp...
Là sự lồng ghép giữa các cách tiếp cận trên
4


1. Lịch sử nghiên cứu hệ thống
Một số người đặt nền tảng của lý thuyết hệ thống
- Thuyết lượng tử (hạt quark 10-18m) – Copenhagen:
Trên trái đất chỉ bao gồm các HT có tính chất, quy
mô khác nhau…
- Năm 1968 L.V.Bertalanffy với “Học thuyết
chung về hệ thống”
“HT là 1 tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương

tác giữa các tổ phần tạo nên nó”


5


Một số người đặt nền tảng của lý thuyết hệ thống
- Lý thuyết về nhiễu loạn (Chaos 1970): CM Khoa học lớn
thứ 3 sau thuyết tương đối và cơ lượng tử
Những hệ động lực học mà sự tiến hóa của nó không thể
xác định được bằng các định luật vật lí. Hành vi của nó
trong không gian pha phụ thuộc một cách nhạy cảm vào
các điều kiện rất mờ nhạt, nhạy cảm ban đầu.
+ Là khoa học về các quá trình chứ không phải là các trạng
thái cụ thể, về cái xắp hình thành ko phải về cái đã xác lập.
+ Xóa bỏ quan niệm về tính tất định trong tiến hóa của HT.
+ Đánh dấu việc chấm dứt sự phân cách giữa các lĩnh vực
6
khoa học khác nhau.


Một số người đặt nền tảng của lý thuyết hệ thống
- W.R Ashby, 1956 với “nhập môn điều khiển học”
có phát triển và kế thừa của Bertalanffy và Wiener
-

C.E Shannon, với lý thuyết thông tin hiện đại:
“Thông tin không phải chất, trường, vật chất, ý
thức mà là thông tin”

- Benoit Mandelbrot 1975 với hình học fractal -> HT
gồ ghề (hệ sản xuất…).
7


Hình học fractal

8


2. Một số khái niệm
2.1. Định nghĩa HT
2.2. Phân loại HT
2.3. Các đặc tính và chức năng của HT
2.4. Mô hình hóa HT
2.5. Tiến hóa và thích ứng của HT
2.6. Các ngưỡng của HT và sinh thái học toàn cầu
2.7. Tính ổn định của HT
2.8. Rủi ro của HT
2.9. Phi tuyến và điểm tới hạn
2.10. Không gian pha và chuyển pha
2.11. Tính mềm mại của HT
2.12. Các mức độ bền vững của các HT kinh tế xã hội

9


2.1. Định nghĩa






“HT là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự
tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó (L.V.
Bertalanffy 1956)”
Các yếu tố của HT thường tham gia vào nhiều HT
khác
TCHT không hoàn toàn đồng nghĩa với pp phần
tích HT…
10


2.1. Định nghĩa


HT là tập hợp các phần
tử có liên hệ tương tác
nhằm thực hiện một mục
tiêu (hoặc nhiều mục
tiêu) định trước.
Xác định

Tiếp cận HT

- Mối liên kết
- Tương tác

Mô tả

11


2.2. Phân loại hệ thống


Theo đặc trưng vật chất hoặc tinh thần
- Hệ thống kỹ thuật
- Hệ thống sinh học
- Hệ thống xã hội
- HT tri thức
- HT tư tưởng
- HT triết học
12


2.2. Phân loại hệ thống




Theo đẳng cấp, quan hệ
- Hệ thống mẹ
- Hệ thống con
- Hệ thống trên
- HT dưới
- HT bên
Theo tính điều khiển
- HT điều khiển được

- HT không điều khiển được
- HT tự điều chỉnh
13


2.2. Phân loại hệ thống




Theo Quy mô
- Hệ thống nhỏ
- Hệ thống lớn
- Hệ thống rất lớn
Theo số lượng mục tiêu
- Hệ đơn mục tiêu
- Hệ đa mục tiêu

14


2.2. Phân loại hệ thống




Theo đẳng cấp
- Hệ trên/hệ dưới
- Hệ vĩ mô (macro)/trung mô (mezo)/vi mô (micro).
Theo tính phức tạp

- Hệ đơn giản (CH)
- Hệ phức tạp (SH)
- Hệ rất phức tạp (XH)
15


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT

Hệ thống
Nguyên nhân
TT1

TT2

TT3

TTn

Điều khiển (phản hồi)

Sự tương tác giữa các thành tố trong hệ thống
16


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT




Chức năng của HT:

- 1 chức năng chính nhiều chức năng phụ.
- Các thành tố của HT có chức năng riêng thuộc 2 nhóm:
+ Kiểm soát (gây biến đổi thành tố khác)
+ Bị kiểm soát (Bị các thành tố khác gây biến đổi)
Mạng phản hồi: (đa nhân tố)
- Là một chuỗi tương tác nguyên nhân kết quả có thể đan xen lẫn
nhau -> mỗi thành tố có thể gây ảnh hưởng gian tiếp lên chính
nó
- Mạng phản hồi:
+ Kích động: Khởi phát sự tiếp diễn…
+ Triệt tiêu: Kìm hãm sự khởi phát…
17


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT


Tính kiểm soát thứ bậc:

Hệ thống lớn
(Thượng hệ)
Hệ thống con
(Bậc dưới)

Hệ thống con
(Bậc dưới)

Áp đặt chức năng mới

Hệ thống lớn

(Thượng hệ)

18


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT




Tính kiểm soát thứ bậc:
- Sự kiểm soát có tính kích động
- Sự kiểm soát có tính kìm hãm
- Sự tự kìm hãm quá mức => Thách thức với các hệ
môi trường
- Sự tự kiểm soát hời hợt
Tính lan truyền thông tin
- Nhằm gây tác động điều chỉnh và phản hồi
- Có những cơ chế điều khiển tin hiệu cho phù hợp

19


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT


Tính ì và tính hỗn loạn
- Tính ì: Là sự ổn định của một trạng thái giúp HT tách khỏi
trạng thái khác. Lực ì có thể rất mạnh hoặc rất yếu, một HT có
thể vượt qua nhiều trạng thái ì.

- Tính hỗn loạn: Là hành vi hỗn loạn không thể dự báo được xảy
ra bên trong một hệ xác định.
- ĐLII về nhiệt động học: Không cung cấp thêm năng lượng
=>HT hỗn loạn hay theo thời gian HT có trật tự cao => trật tự
thấp. Entropy của HT sẽ tăng nếu ko được cung cấp thêm năng
lượng =>mọi vật sẽ bị phân hủy và tiêu vong.

20


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT
Tính ì và tính hỗn loạn
- Sự sống là quá trình giảm entropy, HT sống
có khả năng xây dựng, tái sinh và tạo ra trật
tự.
- Hệ đóng: => entropy cao, thường đạt tới 1
điểm mà sẽ ko có thay đổi gì nữa.
- Hệ mở: => entropy thấp, một số hệ mở có thể
duy trì tính toàn vẹn…


21


2.3. Các đặc tính và chức năng của HT
Tính cân bằng của HT
- Là sự ổn định, với HT mở là cân bằng động
- Để kiểm soát hiệu quả trong Mt nhiều biến
động HT phải có cơ chế kiểm soát với nhiều
kiểu ứng xử thích hợp với sự đa dạng thông

tin MT.
- Các biến đổi là cần thiết để duy trì ranh giới
an toàn của HT.


22


2.4. Mô hình hóa HT


Là sự mô phỏng các hệ thống thực tế thông qua
các phần mền máy tính. Qua đó có thể dự đoán

được diễn thế của hệ thống….


Mô hình hóa phải có tính kinh tế và hiệu quả



Xác định các thành tố phải phù hợp.



Cần làm rõ vai trò của mỗi thành tố trong HT.
23


4 phương diện để đánh giá HT









Tính thống nhất về cấu trúc: phải phản ánh cấu
trúc cơ bản của HT, cấu trúc đó phải phản ánh các
yếu tố, mối liên kết tương hỗ và mạng phản hồi
tồn tại trong thực tế.
Tính thống nhất về hành vi: phải có hành vi cùng
một kiểu như thực tế, biểu hiện cùng một dạng
nhiễu loạn, ngưỡng….
Sát thực tế: cùng thông số và điều kiện, có tính
thực tiễn, phù hợp địa phương
Dễ áp dụng
24


2.5. Tiến hóa và thích ứng của HT






Là 2 hiện tượng đặc biệt quan trọng và liên kết
chặt chẽ với nhau, rất phổ biến trong các kiểu HT.

Tiến hóa là bản sao tích cực, quá trình này không
cần phải hoàn hảo, tuyệt đối…
Theo chất lượng của bản sao chia thành 2 nhóm:
Chủ động và bị động, Gen là các bản sao chủ động
vì các gen tốt thường được sao chép trong các thế
hệ con chau, duy trì và cải thiện được khả năng
sinh tồn…Bản photo là bản sao bị động vì chất
lượng của bản photo không phụ thuộc vào nội
dung của nó.

25