Θεωρία Συστημάτων Μαρία Καρύδα ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΙΓΑΙΟΥ ΤΜΗΜΑ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΑΚΩΝ ΚΑΙ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΑΚΩΝ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ Εισαγωγή στο Μάθημα

Θεωρία Συστημάτων: το μάθημα 3 ώρες /εβδομάδα: θεωρία & ασκήσεις Θα πραγματοποιηθούν ομαδικές εργασίες με παρουσίαση (30%). Εξετάσεις με ανοικτά βιβλία & σημειώσεις (70%) Υλικό του μαθήματος:  Κεφάλαια 4, 5, 6 από το βιβλίο «Μεθοδολογίες Ανάλυσης & Σχεδιασμού Πληροφοριακών Συστημάτων» Ε. Κιουντούζη  Άρθρα για τις εργασίες (στα ελληνικά & τα αγγλικά)  Διαφάνειες & Σημειώσεις (στην ιστοσελίδα του μαθήματος)

Θεωρία Συστημάτων: το μάθημα 1. Τι είναι η Θεωρία Συστημάτων; 2. Πού χρησιμοποιείται; 3. Τι σχέση έχει με τα Πληροφοριακά Συστήματα; 4. Γιατί να μάθω Θεωρία Συστημάτων;

Τι είναι η Θεωρία Συστημάτων; Η Θεωρία Συστημάτων είναι ένα διεπιστημονικό επιστημονικό πεδίο που ασχολείται με τη μελέτη σύμπλοκων φαινομένων της φύσης, της κοινωνίας και της επιστήμης.  Μελετάει την αφηρημένη (γενική) δομή των φαινομένων, ανεξαρτήτως του είδους τους.

Πού χρησιμοποιείται; Στη μελέτη ζώντων οργανισμών (βιολογία, ιατρική, κ.λπ.) Στη μελέτη των οργανώσεων (π.χ. διοικητική επιστήμη, οικονομικά) Στις επιστήμες που ασχολούνται με τον άνθρωπο και τις κοινωνικές ομάδες (π.χ. ψυχολογία, κοινωνιολογία κ.λπ.) Στην επιστήμη των υπολογιστών (π.χ. σχεδιασμός συστημάτων, ανάπτυξη εφαρμογών) Στο σχεδιασμό και την ανάπτυξη τεχνολογικών συστημάτων, όπως τα πυραυλικά συστήματα Στη μελέτη του φυσικού περιβάλλοντος.....

Τι σχέση έχει με τα Πληροφοριακά Συστήματα; Ανάλυση & Σχεδιασμός Π.Σ. Μοντελοποίηση Π.Σ. και οργανισμών Απεικόνιση λειτουργιών των Π.Σ. Ρόλος του αναλυτή, των χρηστών κ.λπ. Επίλυση προβλημάτων στη λειτουργία των Π.Σ.

Γιατί να μάθω Θεωρία Συστημάτων; It was six men of Hindustan To learning much inclined, Who went to see the Elephant (Though all of them were blind) That each by observation Might satisfy the mind. The first approached the Elephant And happening to fall Against his broad and sturdy side At once began to bawl: "Bless me, it seems the Elephant Is very like a wall". The second, feeling of his tusk, Cried, "Ho! What have we here So very round and smooth and sharp? To me 'tis mighty clear This wonder of an Elephant Is very like a spear". The third approached the animal, And happening to take The squirming trunk within his hands, Then boldly up and spake: "I see," quoth he, "the Elephant Is very like a snake." The Fourth reached out an eager hand, And felt about the knee. "What most this wondrous beast is like Is mighty plain," quoth he; "'Tis clear enough the Elephant Is very like a tree!" The Fifth, who chanced to touch the ear, Said: "E'en the blindest man Can tell what this resembles most; Deny the fact who can, This marvel of an Elephant Is very like a fan!" The Sixth no sooner had begun About the beast to grope, Than, seizing on the swinging tail That fell within his scope, "I see," quoth he, "the Elephant Is very like a rope!" And so these men of Hindustan Disputed loud and long, Each in his own opinion Exceeding stiff and strong, Though each was partly in the right And all were in the wrong. So oft in theologic wars, The disputants, I ween, Rail on in utter ignorance Of what each other mean, And prate about an Elephant Not one of them has seen! The Blindmen and the Elephant by John Godfrey Saxe

Θεωρία Συστημάτων: περιεχόμενο μαθήματος Εξέλιξη της επιστήμης, επιστημονικά παραδείγματα και επιστημονικές Επαναστάσεις Επιστημονική σκέψη (τι είναι επιστήμη;) Κυβερνητική & συστήματα ελέγχου Αρχές Γενικής Θεωρίας Συστημάτων Δομημένα & Αδόμητα προβλήματα Συστήματα Ανθρώπινης Δραστηριότητας και Θεωρία Ευμετάβλητων Συστημάτων Βιώσιμα Συστήματα Συστήματα που αυτο-οργανώνονται Systems Dynamics

Τι κοινό έχουν: Το Χρηματιστήριο Ο ανθρώπινος εγκέφαλος Ο καιρός Η εθνική ομάδα ποδοσφαίρου Απάντηση: Σε όλες αυτές τις περιπτώσεις οι επιστήμονες αποτυγχάνουν συστηματικά στο να κάνουν αξιόπιστες προβλέψεις μελλοντικής συμπεριφοράς.

Ας επαναδιατυπώσουμε το ερώτημα: Ποια είναι τα κοινά χαρακτηριστικά που έχουν όλες αυτές οι οντότητες που κάνουν τη συμπεριφορά τους απρόβλεπτη;

Χρηματιστήριο:  Η συμπεριφορά του εξαρτάται από τις συναλλαγές εκατομμυρίων ανθρώπων και εταιρειών. Ανθρώπινος εγκέφαλος:  Αποτελείται από αρκετές εκατοντάδες δισεκατομμύρια νευρώνες συνδεδεμένους μεταξύ τους. Καιρός:  Ο καιρός εξαρτάται από τόσους παράγοντες που μόνο βραχυπρόθεσμες προβλέψεις μπορούν να γίνουν.  Μικροκλίμα

Εθνική ομάδα ποδοσφαίρου Γιατί δεν κερδίζει πάντα; Τι σχέση έχει η συνολική απόδοση της ομάδας με την απόδοση κάθε παίχτη χωριστά; Εάν επιλέξουμε τους καλύτερους παίχτες, μπορούμε να δημιουργήσουμε την καλύτερη ομάδα;

Πολυπλοκότητα (ή Συμπλοκότητα) Η πολυπλοκότητα ενέχεται στη συνθετότητα των σχέσεων και την επίδραση του περιβάλλοντος.

Πώς μπορούμε να αντιμετωπίσουμε την πολυπλοκότητα; Αναλύουμε τα πολύπλοκα φαινόμενα σε απλούστερα και ανάγουμε τα συμπεράσματα στο σύνολο. Αναγωγισμός (reductionism)  Εφαρμόζεται σε αντικείμενα, φαινόμενα, θεωρίες, έννοιες.  Αποτελεί τη βάση της σύγχρονης επιστήμης

Αναγωγισμός ή αναλυτική σκέψη Μπορούμε να αναλύσουμε οτιδήποτε αντιλαμβανόμαστε σε απλούστερα, ανεξάρτητα στοιχεία. Εάν διαμοιράσουμε το αντικείμενο που εξετάζουμε σε μικρότερα, και άρα απλούστερα κομμάτια, και αναλύσουμε – κατανοήσουμε τα κομμάτια αυτά, τότε αθροίζοντας τις ερμηνείες μπορούμε να κατανοήσουμε το αρχικό αντικείμενο.

Συστημική σκέψη Εναλλακτικά, μπορεί κανείς να δει τα πολύπλοκα αντικείμενα ως Συστήματα. Η μελέτη ενός συστήματος συνεπάγεται:  την ανάλυση των στοιχείων που το συνθέτουν  τη μελέτη των μεταξύ τους σχέσεων  τη μελέτη του ως ολότητα  και τη μελέτη του περιβάλλοντος.

Η επιστήμη, όμως, δεν αναγνώρισε άμεσα τη συστημική σκέψη ως επιστημονική σκέψη. "I find as impossible to know the parts without knowing the whole, as to know the whole without specifically knowing the parts". Blaise Pascal

H εξέλιξη της επιστήμης Η επιστήμη δεν εξελίσσεται με μικρά βήματα, αλλά με απότομα άλματα. Παράδειγμα: Η Φυσική Επιστήμη. Υπάρχουν σωστές και λάθος επιστημονικές θεωρίες;

Το επιστημονικό παράδειγμα Η παρατήρηση ότι η επιστήμη δεν εξελίσσεται βήμα- βήμα, αλλά με απότομα άλματα έδωσε την αφορμή για την εισαγωγή της έννοιας του Επιστημονικού Παραδείγματος. “A Scientific Paradigm is the set of beliefs, values and methods that are accepted by the members of a group of scientists (i.e. a Scientific Community).” T.H. Kuhn, “The Structure of Scientific Revolutions”

Αλλαγή παραδείγματος (paradigm shift) Πολλοί επιστήμονες παρήγαγαν αξιόλογο έργο, αλλά υπήρξαν λίγες θεωρίες που άλλαξαν τον τρόπο που βλέπουμε τον κόσμο. Κάθε τέτοια αλλαγή αποτελεί ‘αλλαγή παραδείγματος’ (Paradigm Shift) σύμφωνα με την ορολογία του Thomas Kuhn. Κι όμως, οι περισσότεροι άνθρωποι δεν μπορούν να καταλάβουν πώς μία θεωρία που έχει ‘αποδειχθεί’ μπορεί να ανατραπεί από μία άλλη (επίσης ‘αποδεδειγμένη’) θεωρία.

Η Δομή των Επιστημονικών Επαναστάσεων Φυσιολογική επιστήμη Κρίση Αλλαγή παραδείγματος

Αρκετοί πιστεύουν ότι στην τρέχουσα εποχή έχουμε μία αλλαγή παραδείγματος από τον αναγωγισμό στη συστημική σκέψη.

Η πραγματικότητα των θεωριών Έχουμε μία ευθεία Ε και ένα σημείο Σ, το οποίο δεν ανήκει σε αυτήν. Πόσες παράλληλες ευθείες προς την Ε μπορούμε να έχουμε που να περιέχουν το σημείο Σ;  (α) Μία και μόνο μία.  (β) Καμία.  (γ) Τουλάχιστον δύο.

Δεν υπάρχει σωστή απάντηση:  Αν δεχθούμε την Ευκλείδεια Γεωμετρία τότε υπάρχει μία μόνο παράλληλη.  Αν δεχθούμε την Ελλειπτική Γεωμετρία (γεωμετρία του Riemann) τότε δεν υπάρχει καμία παράλληλη.  Αν δεχθούμε την Υπερβολική Γεωμετρία (γεωμετρία του Lobachevsky) τότε υπάρχουν άπειρες παράλληλες.

Ποια γεωμετρία ακολουθεί ο πραγματικός κόσμος; Με τη φυσική του Νεύτωνα εφαρμόζουμε την Ευκλείδεια Γεωμετρία. Στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, όμως χρησιμοποιούμε την Υπερβολική Γεωμετρία.

Ποια είναι η «αληθινή» γεωμετρία; Δεν μπορούμε να πούμε ποια είναι αληθινή. Κάθε γεωμετρία καθορίζεται από ορισμένα αξιώματα. Οι τρεις γεωμετρίες έχουν κοινά τα τέσσερα αξιώματα, αλλά διαφέρουν ως προς το πέμπτο. Τα αξιώματα δεν αποδεικνύονται.

Σύνοψη Συμπλοκότητα Αναγωγισμός – Αναλυτική σκέψη Συστημική σκέψη Η έννοια του επιστημονικού παραδείγματος Επιστημονική επανάσταση