При исследовании системзакономерностью называют часто наблюдаемое, типичное свойство (связь или зависимость), присущее многим объектам, процессам и явлениям, устанавливаемое опытом (процессы формирования физико-механических характеристик, рис.1; зависимость управляющих воздействий оператора эргатической системы от параметров информационных полей).
Выявление закономерностей позволяет в значительной степени облегчить перенос знаний об основных процессах, происходящих в сложных системах, из одной области в другую, независимо от их природы.
Универсальные закономерности в синергетике сложных нелинейных неравновесных открытых систем позволяют при определенных условиях переносить знания о механизмах бифуркации, деградации, самоорганизации и т. п. с одних систем на другие.
Универсальные закономерности помогают определять заранее, в каком направлении и в каких пределах может происходить развитие систем и в каких пределах и направлениях исключается их совершенствование. Универсальные системные закономерности определяют ограничения по управлению сложными открытыми системами различной природы аналогично тому, как известные универсальные законы термодинамики предопределяют рост энтропии, деградации и хаоса для закрытых систем, а рост негэнтропии предопределяет процесс организации и самоорганизации открытых систем.
Условия самоорганизации или дезорганизации открытых систем определяются на основе общесистемной закономерности возрастания и убывания энтропии. Для стабилизации открытых систем необходимо рационально управлять энтропийными процессами в системах, в том числе точкой энтропийного равновесия, или критическим уровнем организации систем, амплитудой и частотой энтропийных колебаний, отводом излишней энтропии из системы во вне и т. п.
Из энтропийной закономерности вытекает важное следствие — зависимость потенциала системы от степени ее организованности или характера взаимодействия структурных элементов системы. Исходя из нее, можно определить зависимость потенциала системы от потенциала структурных элементов для хорошо, плохо и нейтрально организованной системы, что позволяет выработать рекомендации по рациональной организации и управлению системой.
Рис. 1. Алгоритм синтеза композиционного материала
Наконец отметим, среди различных теорий систем в настоящее время еще не существует универсальной, пригодной для различных практических приложений. Это относится и к обшей теории систем Ю. А. Урманцева с ее высокой абстракцией (само определение системы включает более двух десятков признаков-атрибутов) и поэтому трудно приложимой к практическому решению системных зада.
Отметим главные признаки-атрибуты:
- целостность;
- интегративность;
- целостное свойство больше суммы свойств составных элементов;
- наличие двух и более совокупностей составных элементов, их взаимосвязей и отношений;
- наличие обмена информацией, энергией или веществом с другими системами или окружающей средой.
Что касается композиционных материалов, то признаки-атрибуты подробно рассматриваются в [1…3].
В соответствии с распространенной мировоззренческой позиции мир устроен целостно и неделимо. Разделение мира на отдельные составные части — его структурирование чисто условное и делается исследователем ради достижения определенных целей, решения определенных задач. Во многих случаях структурирование привычно и общепринято.
Существование системы определяется некоторыми основными определяющими ее параметрами. Их сохранение поддерживает существование самой системы и определяет еегомеостаз. Системный (общий) гомеостаз обеспечивает сохранение интегративного качества, а частный — конкретной компоненты. Влияние изменения системных параметров на систему неодинаково и, в частности, зависит от диапазона изменения. Пока значение системообразующего параметра X не выходит за пределы области (
) сохраняется интегративное качество системы. Выход X за пределы области частичного гомеостаза (
) ведет к переходу системы в новое качественное состояние без разрушения системы. С выходом параметра X за пределы области системного гомеостаза () система утрачивает интегративное качество и перестает существовать. Области 
и 
соответствуют частичному системному гомеостазу. Приближение интегративных параметров системы к предельно допустимым порождает системный кризис с непредсказуемыми последствиями и когда дальнейшее существование системы оказывается под вопросом. Система вступает в зону бифуркации. Под влиянием внутренних или внешних флуктуаций она либо вернется в нормальное состояние, либо перейдет в другие, приобретая новое качество (например, больной острым воспалением легких (зона бифуркации), либо выздоравливает, либо болезнь приобретает хроническую форму, либо он умирает).
Объект, как правило, изучается с разных точек зрения и с применением различных формализованных количественных или хотя бы концептуальных моделей при необходимых уточнениях и структурированиях сложного объекта (предварительно выделяются элементы, подсистемы, системы и надсистемы, рис.1). При структурном исследовании строительных материалов предметом являются строение, фазовый состав, связи, топология и т. п.; при функциональном — динамические характеристики (кинетические процессы сорбции агрессивных сред, разрушения материала и др.), стойкость в эксплуатационной среде, экономическая эффективность (что при неизменной структуре системы зависит от свойств ее элементов и их отношений).
Приложения указанного подхода достаточно полно приводятся в [4…7].
Литература:
1. Гарькина И. А., Данилов А. М., Королев Е.В Строительные материалы как системы / Строительные материалы. — 2006. –№ 7. — С.55–58
2. Гарькина И. А., Данилов А. М., Королев Е. В. Когнитивное моделирование при синтезе композиционных материалов как сложных систем / Известия высших учебных заведений. Строительство. –2009. –№ 3–4. –С. 30–37.
3. Преодоление неопределенностей целей в задачах многокритериальной оптимизации на примере разработки сверхтяжелых бетонов для защиты от радиации / Строительные материалы. — 2006. -№ 8. — С.23–26.
4. Данилов А. М., Гарькина И. А. Современная общая методология идентификации систем: Моделирование свойств материалов / Региональная архитектура и строительство. — 2010. –№ 1 (8). –С.11–14.
5. Данилов А. М., Гарькина И. А. Приложение метода ПАТТЕРН к конструированию композиционных материалов / Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова–2011. –№ 1.–С.46–51.
6. Данилов А. М., Гарькина И. А. Сложные системы модульной структуры: композиты, автономные исследования сепаратных подсистем / Известия КазГАСУ. –2011. –№ 1(15). — С.152–156.
7. Будылина Е. А., Гарькина И. А., Данилов А. М., Махонин А. С. Основные принципы проектирования сложных технических систем в приложениях/Молодой ученый. –2013. –№ 5. –С. 42–45.
