ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Θεωρία Συστημάτων Μαρία Καρύδα mka@aegean.gr ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ 2η Διάλεξη

Τι είναι επιστήμη; Επιστήμη είναι μια ενότητα γνώσεων που αποτελεί αποτέλεσμα συστηματικής και πειθαρχημένης μελέτης αντικειμένων, φαινομένων ή γεγονότων. Τι είναι γνώση; Η γνώση μπορεί να είναι βιωματική (εδράζεται σε βιώματα και τις αισθήσεις, είναι άμεση, εξωλογική και προσωποπαγής) ή νοητική (είναι έμμεση, στηρίζεται στην κρίση που προκύπτει από εμπειρίες, με βάση τις λειτουργίες του νου και της λογικής). Η κλασσική αντίληψη για την επιστήμη (Αριστοτέλης, Καρτέσιος κ.λπ.) στηρίζεται στη νοητική πλευρά της γνώσης, ενώ η σύγχρονη στηρίζεται στην πειραματική θεμελίωσή της.

Ιστορία της επιστήμης Από την αρχαιότητα έως τα τέλη του 15ου μ.Χ. αι. η προ-επιστημονική περίοδος χαρακτηρίζεται από ένα μείγμα φιλοσοφίας (πυθαγόρεια-αριστοτελική παράδοση), θεολογίας και παρατήρησης του κόσμου (γεωμετρία-μαθηματικά). Τελεολογία: σύμφωνα με τον Αριστοτέλη ο φυσικός κόσμος διατάσσεται σύμφωνα με το κριτήριο της μεγαλύτερης δυνατής προσέγγισης προς τον υπέρτατο σκοπό, το Θεό. Από τον 16ο αι. διατυπώνονται φυσικοί νόμοι που στηρίζονται στις αρχές της Μηχανικής (Μηχανοκρατία - αιτιοκρατία). Με αφετηρία την Κοσμολογία, και τους νόμους του Νεύτωνα, η εικόνα του φυσικού κόσμου αντιστοιχεί σε αυτή μιας μηχανής και η περιγραφή του γίνεται σε μαθηματική γλώσσα. Παρατήρηση – πείραμα -νόμος

Επιστημονικό παράδειγμα (ή Θετικισμός) Η μηχανοκρατία που ξεκίνησε από τους νόμους του Νεύτωνα (μπορούμε να εξηγήσουμε τον κόσμο με βάση τους φυσικούς νόμους) οδήγησε στην ιδέα της αιτιοκρατίας, της σχέσης αιτίας-αποτελέσματος, του αναγωγισμού (Καρτέσιος) και της αναλυτικής σκέψης. Σύμφωνα με τη μηχανιστική προσέγγιση η επιστημονική γνώση επιδιώκει τη γνώση «διά των αιτίων» για να προσδιορίσει έννοιες με παγκόσμια ισχύ. Η μηχανοκρατία και ο αναγωγισμός δημιουργούν το πλαίσιο της κλασικής επιστημονικής έρευνας, χρησιμοποιώντας τη γλώσσα των μαθηματικών ως βασικό εργαλείο. Ο επιστήμονας είναι παρατηρητής του πειράματος, και περιγράφει, ελέγχει και ερμηνεύει τα φυσικά φαινόμενα. Το πείραμα χαρακτηρίζεται από επαναληψιμότητα, άρα δεν υφίσταται η έννοια της υποκειμενικότητας, αλλά τυχόν αποκλίσεις αποδίδονται σε ατέλεια της διαδικασίας απόδειξης.

Χαρακτηριστικά επιστημονικού παραδείγματος Ο θετικισμός χαρακτηρίζεται από κάποιες βασικές ιδιότητες Θετικισμός = Αναγωγισμός + Επαναληψιμότητα + Διαψευσιμότητα

Αναγωγισμός (reductionism) Για να μελετήσουμε την πραγματικότητα πρέπει να αφήσουμε εκτός πεδίου μελέτης τις λεπτομέρειες και να απομονώσουμε το αντικείμενο που μελετάμε (πείραμα). Τα προβλήματα πρέπει να διασπώνται και κάθε συνιστώσα τους να μελετάται ξεχωριστά. Θα πρέπει να δεχθούμε την πιο απλή από τις εξηγήσεις που εξηγούν πλήρως μία θεωρία (π.χ. ηλιοκεντρικό σύστημα αντί του γεωκεντρικού). Occam’s razor (William of Ockham, 14ος αιώνας), «Entia non sunt multiplicanda praeter necessitatem» Με τη συλλογιστική του αναγωγισμού, όλες οι επιστήμες ανάγονται στη φυσική. Παράδειγμα: «βία στα σχολεία» Κοινωνιολογία → Ψυχολογία → Βιολογία → Χημεία → Φυσική

Επαναληψιμότητα Για να διασφαλιστεί η αντικειμενικότητα της επιστήμης απαιτείται κάθε παρατήρηση και κάθε πείραμα να μπορεί να επαναληφθεί (με τον ίδιο ακριβώς τρόπο) από οποιονδήποτε επιστήμονα, με τα ίδια αποτελέσματα.

Διαψευσιμότητα (refutability) Η επιστήμη διατυπώνει τις θέσεις της (theories, statements) με τέτοιο τρόπο, ώστε να μπορούν να διαψευστούν αν είναι εσφαλμένες. «Η βαρύτητα καμπυλώνει το χώρο». Αν ισχύει αυτό, τότε η θέση ενός άστρου στον ουρανό θα πρέπει να φαίνεται ότι αλλάζει, εάν η γωνία που το κοιτάζουμε είναι τέτοια, ώστε οι ορατές ακτίνες φωτός να περνάνε κοντά από τον ήλιο.

Αμφισβήτηση επιστημονικού παραδείγματος Το επιστημονικό παράδειγμα δε δίνει ικανοποιητικά συμπεράσματα όταν εφαρμόζεται στη βιολογία και τις επιστήμες της συμπεριφοράς (κοινωνιολογία, ψυχολογία, κ.λπ.) Π.χ. εξαρτημένα αντανακλαστικά

Περιορισμοί κλασικής επιστημονικής σκέψης Η μηχανιστική προσέγγιση δε μπορεί να αντιμετωπίσει την οργανωμένη συμπλοκότητα πολύπλοκων δομών. Δε μπορεί να ερμηνεύσει πλήρως φαινόμενα όπως η οργάνωση, συντήρηση, ρύθμιση και άλλες βιολογικές διεργασίες. Δε μελετά τα αντικείμενα και τα φαινόμενα σφαιρικά και «ολιστικά». Μειονεκτεί στη μελέτη συμπεριφοράς ζωντανών οργανισμών που επιδιώκουν κάποιο σκοπό.

Περιορισμοί κλασικής επιστημονικής σκέψης στη μελέτη κοινωνικών φαινομένων Το "αντικείμενο" της παρατήρησης (άνθρωπος) παρατηρεί τον παρατηρητή! Αν απομονώσεις έναν ή περισσότερους ανθρώπους από τον κοινωνικό περιβάλλον, τότε η συμπεριφορά τους αλλοιώνεται. Κάθε κοινωνική ομάδα είναι διαφορετική σε διαφορετικές χρονικές στιγμές.

Εναλλακτικές προσεγγίσεις: Ολισμός Η μελέτη μίας σύνθετης οντότητας ως ενιαίο όλον ονομάζεται ολισμός (holism). Θεμελιώδης αρχή είναι η δημιουργία ολοτήτων. Η προσέγγιση αυτή έχει τις ρίζες της στην αρχαιότητα (Αριστοτέλης*) Δύσκολα αξιοποιήσιμη προσέγγιση, οδηγεί σε μονομέρεια «το όλον είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των μερών» (Μετά τα Φυσικά, τόμος 11)

Εναλλακτικές προσεγγίσεις: Συστημική Σκέψη (Θεωρία Συστημάτων) Η συστημική σκέψη ξεκίνησε από τον ολισμό, αλλά διαφοροποιήθηκε σταδιακά, έτσι ώστε να αφορά τη μελέτη και των μερών και του όλου και να εμπερικλείει την ενιαία αντιμετώπιση ανόργανης και ζωντανής ύλης Απέκτησε νόημα στον εικοστό αιώνα αρχικά με τη μελέτη σύνθετων βιολογικών φαινομένων και αργότερα με κοινωνικά και άλλα φαινόμενα, και διαμορφώθηκε στη βάση των βασικών αρχών που είχε διατυπώσει ο γερμανός φιλόσοφος Hegel (1812). Το όλον είναι περισσότερο από το άθροισμα των μερών Το όλον καθορίζει τη φύση των μερών Τα μέρη δεν μπορούν να κατανοηθούν ανεξάρτητα από το όλον Τα μέρη αλληλοσυσχετίζονται και αλληλεπιδρούν δυναμικά

Πώς προέκυψε η Γενική Θεωρία Συστημάτων; Η Θεωρία Συστημάτων προτάθηκε από το Βιολόγο Ludwig von Bertalanffy το 1936 και επεκτάθηκε στη συνέχεια από τον Ross Ashby. Ο von Bertalanffy πρότεινε τη νέα θεωρία αφενός ως αντίδραση στον αναγωγισμό (reductionism) και αφετέρου ως προσπάθεια αναβίωσης της ενότητας της επιστήμης. Υποστήριζε ότι τα πραγματικά συστήματα είναι ανοικτά και αλληλεπιδρούν με το περιβάλλον τους, καθώς και ότι αποκτούν ποιοτικά διαφορετικές ιδιότητες με αποτέλεσμα τη συνεχή εξέλιξη.

Πώς προέκυψε η Γενική Θεωρία Συστημάτων; Στις αρχές της δεκαετίας του 1950 κάποιοι επιστήμονες παρατήρησαν ότι όλα τα συστήματα έχουν κάποιες κοινές αρχές και νόμους που διέπουν τη συμπεριφορά τους. Αν αυτό ισχύει, τότε μπορεί να υπάρξει ένας νέος επιστημονικός κλάδος που θα μελετάει τα συστήματα. Ήδη η Κυβερνητική μιλούσε για τη μελέτη της επικοινωνίας και του ελέγχου με τον ίδιο τρόπο και στους ζωντανούς οργανισμούς και στις μηχανές. Το 1954, ένας βιολόγος (Ludwig von Bertalanffy) ένας οικονομολόγος (Kenneth Boulding), ένας μαθηματικός (Anatol Rapaport) και ένας φυσιολόγος (Ralph Gerald) συναντιούνται στην ετήσια συγκέντρωση της American Association for the Advancement of Science (AAAS) και ιδρύουν την «Εταιρεία για τη Γενική Θεωρία Συστημάτων» (Society for General Systems Theory).

Βασικός στόχος της Γ.Θ.Σ.: Η ενότητα της επιστήμης Σύμφωνα με τον von Bertalanffy: Υπάρχει μια γενικευμένη τάση ενοποίησης μεταξύ των επιστημών, φυσικών και κοινωνικών. Η ενοποίηση αυτή αποτελεί κεντρικό σημείο για τη Γενική Θεωρία Συστημάτων. Με την ανάπτυξη βασικών αρχών που διατρέχουν κάθετα το χώρο των διαφορετικών επιστημών η Γ.Θ.Σ. μας φέρνει εγγύτερα στο στόχο της ενοποίησης των επιστημών. Οι δύο τάσεις, ενοποίηση και εξειδίκευση, υπήρχαν και υπάρχουν πάντα στην επιστήμη.

Η εξέλιξη της συστημικής προσέγγισης* 1η φάση (..έως το Β’ Παγκ. Πόλεμο): Πρόδρομοι της συστημικής σκέψης Πλάτωνας, Αριστοτέλης, Poincare, Durkeim, de Saussure, von Bertalanffy 2η φάση (Β’ ΠΠ έως αρχές ‘50): Έμφαση στις πρακτικές εφαρμογές με στόχο την επικράτηση Επιχειρησιακή Έρευνα (Οπλικά και επιχειρησιακά συστήματα, οικονομική των επιχειρήσεων), Συστημική ανάλυση (θεωρία αποφάσεων), Επιστημονική πολιτική (Δίκαιο, πολιτική) 3η φάση (’50-60): Hard Systems Αντιμετώπιση ανταγωνισμού υπερδυνάμεων Κυβερνητική, Θεωρία γραμμικών συστημάτων, Γ.Θ.Σ., Systems engineering 4η φάση (’70-’80): Soft systems Αντιμετώπιση κρίσεων (πετρελαϊκές κρίσεις, κατάρρευση ΕΣΣΔ) Systems Dynamics, Ποιοτικά (μη γραμμικά) μοντέλα, παγκόσμια δίκτυα, οικολογικά μοντέλα 5η φάση (’90-...) Συνδυασμένες κυβερνοσυστημικές προσεγγίσεις Αντιμετώπιση απροσδόκητου Θεωρία χάους, Fuzzy logic, Τεχνητή Νοημοσύνη, Τεχνο-βιο-κοινωνικά συστήματα, *Κεκές Ι., “Κυβερνοσυστημικές προσεγγίσεις στην εκπαίδευση”, Συστημική Θεωρία και Πρακτική, Κλειδάριθμος 2008, σελ. 57-89

Επιστημονικό παράδειγμα Συστημική Προσέγγιση Πώς αντιμετωπίζεται το αντικείμενο της έρευνας Αναλύεται και απομονώνεται το ελάχιστο μέρος του, οι ιδιότητες του οποίου πιστεύεται ότι ερμηνεύουν το όλο. Μελετάται το σύνολο. Αναγνωρίζεται ότι από το όλο αναδύονται ιδιότητες διαφορετικές από το άθροισμα των μερών. Ερευνητικό ερώτημα Τι είναι το αντικείμενο. Τι κάνει το σύστημα. Ερευνητικός στόχος Ανεύρεση γραμμικής αιτιώδους σχέσης (νομετέλειας). Αναπαράσταση της συμπεριφοράς του συστήματος. Πεδίο εφαρμογής Ειδική ανά επιστημονικό κλάδο. Διεπιστημονική Ρόλος του ερευνητή Θεατής της «πραγματικότητας» Γνώστης της «αλήθειας» Μέρος του υπό εξέταση συστήματος, ενεργεί με στόχο τη βελτίωση του συστήματος. Κεκές Ι., “Κυβερνοσυστημικές προσεγγίσεις στην εκπαίδευση”, Συστημική Θεωρία και Πρακτική, Κλειδάριθμος 2008, σελ. 57-89