Teoria dei sistemi
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La teoria dei sistemi o sistemica (in inglese: systemics) è un'area di studi interdisciplinari che si occupa delle proprietà di un sistema nella sua interezza. Essa fu fondata negli anni 1950 da Ludwig von Bertalanffy, William Ross Ashby ed altri, basandola sui principi dell'ontologia, della filosofia della scienza, della fisica, della geologia, della biologia e dell'ingegneria, trovando poi applicazioni e nuove idee in tutte le scienze, tra cui geografia, sociologia, scienze politiche, teoria delle organizzazioni, management, psicoterapia, economia, etica, virtualità, didattica e sistemi intelligenti. La Cibernetica è una disciplina strettamente correlata.
Indice |
[modifica] Generalità
La teoria dei sistemi nacque come risposta alle nuove conoscenze che la biologia cominciò a sviluppare nei primi anni del XX secolo e che fecero nascere la scuola di pensiero organicistica che si opponeva a quella meccanicistica, caratteristica del XIX secolo. Uno dei primi esponenti di questo tipo di pensiero fu Ross Harrison che studiò il concetto di organizzazione identificando nella configurazione e nella relazione i due elementi più importanti degli oggetti che compongono un sistema. Uno degli elementi fondamentali dell'organizzazione negli organismi viventi è la sua natura gerarchica, ovvero l'esistenza di più livelli di sistema all'interno di ogni sistema più ampio. Così le cellule si combinano per formare i tessuti, i tessuti per formare gli organi e gli organi per formare gli organismi. A loro volta gli organismi vivono in gruppi formanti sistemi sociali che vanno poi a formare attraverso l'interazione con altre specie gli ecosistemi, ultimo livello di organizzazione sistemica secondo il fisico e divulgatore Fritjof Capra. Ciò che risultò subito chiaro fu l'esistenza di diversi livelli di complessità e che ad ogni livello di complessità i fenomeni osservati mostrano proprietà che non esistono al livello inferiore. Nei primi anni Venti il filosofo C. D. Broad coniò per questo tipo di proprietà il termine Proprietà Emergenti. Questo tipo di concezione contraddice il paradigma cartesiano secondo cui il comportamento del tutto può essere compreso completamente studiando le proprietà delle sue parti. La teoria dei sistemi non può dunque conciliare con l'approccio analitico o riduzionistico che aveva caratterizzato il modus operandi degli scienziati fino a quel tempo. Il concetto di sistema si è rapidamente diffuso nell'ingegneria dove certi strumenti interpretativi ad esso connessi possono ritenersi patrimonio consolidato.
Particolarmente efficace è la possibilità di ridurre, in sede di analisi, il funzionamento di fenomeni fisici complessi all'interazione di sistemi più semplici e, viceversa, la possibilità di progettare sistemi in maniera strutturata componendo unità più semplici.
Tutti i sistemi fisici di interesse per l'ingegnere sono sistemi dinamici orientati che descrivono una vasta gamma di fenomeni e di processi. La dipendenza dagli interventi esterni (orientamento), messa in evidenza nel modello matematico, ne caratterizza la collocazione tra le scienze dell'ingegneria.
Scopo della classica Teoria dei Sistemi (TdS) è introdurre ai principali metodi di studio dei sistemi dinamici orientati con particolare riferimento alla classe dei sistemi lineari e stazionari, a tempo continuo e a tempo discreto.
In Ingegneria la necessità di associare ai fenomeni una loro descrizione quantitativa ha poi dato luogo all'associazione sistema-modello, cuore della Teoria dei Sistemi: questa pertanto ha l'obiettivo di inquadrare in maniera unitaria le relazioni di causa-effetto e fornire degli strumenti di analisi matematica e sintesi ingegneristica.
Per esempio, lo studio delle proprietà nel dominio del tempo e della frequenza fornisce elementi essenziali di interpretazione del comportamento di fenomeni e processi caratteristici dei diversi settori applicativi dell'Automatica e dell'Informatica. Alcuni programmi di calcolo e simulazione attualmente disponibili costituiscono un formidabile ausilio all'utilizzo delle tecniche della Teoria dei Sistemi di cui hanno anche adottato il linguaggio grafico.
Un sistema è una qualsiasi identità che è possibile analizzare e quindi scomporre. Ogni sistema ha degli attributi/proprietà che possono essere:
- Variabili / Condizionate
- Costanti
- Relazioni
- Cambiamenti.
In genere, tutto l'Universo è un sistema. E se tutto è un sistema, niente lo è.
[modifica] Classica Teoria dei Sistemi
Possiamo rappresentare un sistema come una scatola nera con ingressi (solitamente definiti dai segnali u) ed uscite (y). Lo stato del sistema è descritto da un insieme di variabili, dette appunto "di stato", solitamente indicate con la lettera x.
Gli ingressi agiscono sullo stato del sistema e ne modificano le caratteristiche: queste modifiche vengono registrate dalle variabili di stato. I valori delle uscite del sistema, solitamente le uniche variabili misurabili (ingressi esclusi) dipendono dalle variabili di stato del sistema e dagli ingressi (in maniera più o meno diretta).
Per lo studio del sistema si analizza e si fissa il lasso di tempo [T] nel quale sarà studiato. In questo lasso di tempo (insieme ordinato di istanti) si considerano una serie di istanti particolari.
Ordinato significa che prendendo due elementi qualsiasi possiamo stabilire con certezza quale dei due precede l'altro.
Gli elementi necessari per studiare un sistema sono:
// Insieme ordinato del tempo
// Insieme delle variabili di ingresso
// Insieme delle variabili di uscita
// Insieme delle variabili di stato
// Equazione di stato
// Equazione di uscita
L'equazione di stato f serve per calcolare lo stato interno del sistema in un determinato istante
quindi si tiene conto dello stato iniziale e di tutte le entrate fino a quel momento. Grazie a questa funzione possiamo studiare l'evoluzione dello stato interno di un sistema.
L'equazione di uscita g serve a calcolare l'uscita U(ti) nell'istante ti
Tiene quindi conto dello stato interno del sistema e degli ingressi dell'istante ti. Il sistema quindi dipende da questa sestupla di dati:
[modifica] Classificazione dei sistemi
Nell'ambito dell'elettronica e della fisica alcune classificazioni dei sistemi sono:
- Sistemi lineari e non lineari
- Sistemi stazionari e non stazionari
- Sistemi statici e dinamici
- Sistemi a costanti concentrate o a costanti distribuite
- Sistemi a tempo discreto o a tempo continuo
- Sistemi a stati discreti o a stati continui
- Sistemi deterministici o stocastici
[modifica] Bibliografia
- Ludwig von Bertalanffy, Teoria generale dei sistemi, ISBN 88-04-53342-0, Mondadori 1983.
- Fritjof Capra, La rete della vita, ISBN 88-17-12680-2, RCS 1997.
- Gianfranco Minati, Sistemica etica virtualià didattica economia, ISBN 88-7303-413-6, Apogeo 1998.
- Gianfranco Minati, Esseri collettivi, ISBN 88-7303-905-7, Apogeo 2001.
- Mark Buchanan, Nexus, ISBN 978-88-04-53333-7, Mondadori 2003.
- Steven Johnson, La nuova scienza dei sistemi emergenti, ISBN 88-11-59264-X, Garzanti 2004.
[modifica] Voci correlate
- Sistemi complessi
- Processo
- oggetto
- Entità
- Sistemi cognitivi
- Sistemi socio-cognitivi
- Identificazione dei sistemi
- Pensiero sistemico
