Thuyết hệ thống

Thuyết hệ thống (System Theory) khởi đầu từ nghiên cứu hệ thống tổng quát của Bertalarffy (1933) về hệ thống mở và các trạng thái cân bằng động. Sau đó, thuyết dần được chuyên sâu dưới các góc độ sinh học, kỹ thuật, điều khiển học … và dần hoàn thiện phù hợp với các quy luật phát triển của khoa học và xã hội. Thuyết hệ thống hay khoa học hệ thống nghiên cứu liên ngành về hệ thống, mỗi hệ thống được xem là một thực thể bao gồm nhiều thành phần liên quan và phụ thuộc lẫn nhau. Vì vậy, thay đổi của bất cứ thành phần nào của hệ thống đều ảnh hưởng đến các thành phần khác và tác động đến toàn bộ hệ thống. Ngày nay, thuyết hệ thống đã được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực nhằm nâng cao hiệu quả tổ chức hoạt động như giáo dục, quản lý doanh nghiệp, ứng dụng kỹ thuật…

1. Định nghĩa và bản chất về hệ thống

1.1. Định nghĩa hệ thống

Thuật ngữ “hệ thống” (system) được hiểu theo nhiều quan điểm khác nhau. Cụ thể, hệ thống có thể hàm ý hệ thống các con số, các phương trình; hệ thống giá trị và tư tưởng; hệ thống pháp luật; hệ thống năng lượng; hệ thống quản lý, chỉ huy và kiểm soát … Dưới mỗi góc độ tiếp cận, thuật ngữ “hệ thống” được định nghĩa theo các cách khác nhau; tuy nhiên, một cách khái quát, hệ thống đều mang ý nghĩa là một tổng thể hợp nhất. Theo quan điểm của nhà sáng lập và là người đặt nền móng cho thuyết hệ thống tổng quát Bertalandffy, hệ thống được định nghĩa là “một tập hợp các phần tử tương tác với nhau nhằm duy trì sự tồn tại và đạt được mục đích chung” (Bertalandffy, 1968, p.97).

Theo Miller (1973, p.68), hệ thống “là một tập hợp các đơn vị tương tác với nhau “. Các đơn vị này có một số đặc tính chung và có mối quan hệ tương tác lẫn nhau. Định nghĩa này nhấn mạnh yếu tố quan trọng tạo nên một hệ thống chính là “tập hợp” hay chính là sự hợp nhất của các đơn vị có mối liên hệ mật thiết với nhau. Mỗi một đơn vị đều được kết hợp chặt chẽ và chịu sự tác động bởi đơn vị khác. Điều này góp phần tạo điều kiện thuận lợi hay hạn chế sự phát triển trong hệ thống (Miller, 1973, p.68). Theo cách ngắn gọn hơn, Boulding (1985) cho rằng hệ thống là bất cứ thứ gì đó không mang tính hỗn loạn; trong khi đó, theo quan điểm nghiêm ngặt của Giáo hội phía tây (West Churchman), hệ thống là một cấu trúc được tổ chức bởi các thành phần. Ngoài ra, một định nghĩa về hệ thống mang tính khoa học hơn được đưa ra bởi Ackoff (1981). Cụ thể, ông cho rằng hệ thống là một tập hợp của hai hay nhiều yếu tố thỏa mãn ba điều kiện sau:

  • Hành vi của mỗi yếu tố có ảnh hưởng đến hành vi của tổng thể;
  • Hành vi của các yếu tố và mức độ tác động của chúng lên toàn bộ hệ thống là phụ thuộc lẫn nhau;
  • Tất cả các nhóm nhỏ được hình thành trong hệ thống đều có ảnh hưởng đến hành vi của toàn bộ hệ thống nhưng không tác động độc lập lên nhóm đó.

Quan điểm về hệ thống của Hitchins (1992) được giới học giả đánh giá là khoa học và thực tế. Cụ thể, ông định nghĩa hệ thống là một tập hợp các thực thể liên quan đến nhau nhằm giảm bớt yếu tố cá thể.

Nhìn chung, các quan điểm trên đều đồng thuận rằng hệ thống là toàn bộ tổ chức, trong đó các bộ phận có liên quan với nhau, tạo ra các đặc tính nổi và có một số mục đích nhất định. Tập hợp các phần tử này tác động qua lại lẫn nhau, tạo thành một cấu trúc, một chỉnh thể nhất định nhằm thực hiện mục tiêu chung dưới tác động qua lại giữa nội bộ các phần tử và môi trường bên ngoài. Tổ chức bao gồm các thành phần phụ thuộc lẫn nhau (hay chính là các tiểu hệ thống), có khả năng tương tác lẫn nhau để tạo thành một thể thống nhất. Tổ chức có khả năng thay đổi các tiểu hệ thống và quá trình thay đổi này tương đối phức tạp. Một cách đơn giản, tổ chức bao gồm các cá nhân cùng nhau làm việc để đạt được mục tiêu chung của tổ chức; các cá nhân này lại làm việc theo các nhóm, phòng ban khác nhau (tiểu hệ thống) và có quan hệ phụ thuộc lẫn nhau. Đồng thời, tổ chức cũng được xem là một tiểu hệ thống của các tổ chức lớn hơn như ngành công nghiệp, khu kinh tế hay xã hội.

1.2. Môi trường, ranh giới và yếu tố thời gian

Môi trường (environment) là tất cả những gì nằm ngoài hệ thống đang nghiên cứu nhưng có quan hệ tác động đến hệ thống, được chia thành môi trường bên trong và môi trường bên ngoài hệ thống. Theo Miller (1973, p.64), môi trường “là những gì tồn tại trong một không gian xác định đối với hệ thống tập trung”. Môi trường có thể tồn tại dưới một số dạng cụ thể như: không gian thực tế (pragmatic space), không gian tri giác (perceptual space), không gian tồn tại (existential space), không gian nhận thức (cognitive space), không gian trừu tượng (logical or abstract space), không gian lý thuyết (conceptual spaces), và không gian vật lý (physical space).

Không gian thực tế (pragmatic space) là tập hợp những hành động thể chất nhằm kết nối hệ thống sống với môi trường tự nhiên và hữu cơ của nó. Không gian tri giác (perceptual space) là định hướng tức thời để định hình một thực thể có ý thức. Không gian tồn tại (existential space) hình thành nên môi trường cá nhân ổn định và kết nối môi trường này với xã hội có bản sắc văn hóa đặc thù. Không gian nhận thức (cognitive space) là những kinh nghiệm có ý thức về thế giới vật chất; trong khi đó, không gian trừu tượng (logical or abstract space) thuộc môi trường bao gồm các hệ thống trừu tượng nhằm cung cấp công cụ để mô tả những hệ thống khác.

Theo ý nghĩa toán học, định nghĩa chung nhất về không gian được đưa ra là tập hợp các yếu tố phù hợp với một số yêu cầu nhất định. Không gian lý thuyết (conceptual spaces) có thể bao hàm bất kỳ một con số nào, còn không gian vật lý (physical space) là phần mở rộng xung quanh một điểm. Hình học cổ điển ba chiều của Eculid được đánh giá là mô tả chính xác nhất tất các vùng trong không gian vật lý. Tuy nhiên, lý thuyết tương đối tổng quát hiện đại đã chỉ ra rằng không gian vật lý được mô tả chính xác hơn bằng hình học bốn chiều (trong đó có không gian 3 chiều và 1 chiều thời gian).

Thông qua tác động qua lại liên tục giữa hệ thống và môi trường, môi trường sẽ ảnh hưởng đến hệ thống và ngược lại. Khi đề cập đến các hệ thống xã hội, sự tương tác này thể hiện rõ ràng theo từng cặp (hệ thống – môi trường) như tập thể – cá nhân, tâm hồn – thể chất, ý thức – tiềm thức … Đối với mỗi hệ thống, sự tác động giữa các cặp trên đây thể hiện ở mỗi khía cạnh khác nhau. Chính vì vậy, khi nghiên cứu, đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống cần xem xét kỹ mức độ tác động của môi trường đến hệ thống.

Để xác định môi trường của hệ thống, ranh giới (boundary) phải được xác lập để phân biệt các hệ thống cũng như môi trường tác động. Ranh giới “bao quanh hệ thống, theo đó cường độ của các tương tác qua ranh giới này ít hơn so với các tương tác trong hệ thống” (Skyttner, 2006, p.70) . Thông thường, ranh giới cho phép xác định những phần tử, yếu tố thuộc hay không thuộc hệ thống đang xem xét. Để vượt qua ranh giới này, các phần tử thường mang một tính chất khác biệt hoặc được chuyển đổi theo cách thức nào đó. Trong hệ thống thông tin, các ranh giới sẽ có một mã hóa và cách giải mã khác nhau để phân biệt với các ranh giới khách. Tuy nhiên, các hệ thống không phải lúc nào cũng tồn tại ranh giới rõ rang; vì vậy, khía niệm bối cảnh ra đời biểu thị khu vực với các ranh giới tồn tại xung quanh hệ thống (Skyttner, 2006).

Trong không gian hình học bốn chiều về hệ thống, thời gian (time) đuợc xem là chiều thứ tư, thể hiện tính liên tục của không gian vật chất. Thời gian (time) được định nghĩa “là khoảnh khắc hoặc khoảng thời gian cụ thể mà tại đó có một cấu trúc tồn tại hay một quá trình diễn ra”. Để nghiên cứu tất cả các khía cạnh của hệ thống, cụ thể hơn để đo khoảng thời gian, tốc độ và gia tốc, đơn vị thời gian thông thường như giây, phút, ngày, năm được xem là phù hợp nhất. Một hệ thống cụ thể có thể di chuyển theo bất kỳ hướng nào trong không gian, nhưng về mặt thời gian thì chỉ có thể tiến theo một chiều nhất định (Miller, 1973).

Trong một hệ thống, các phần tử có thể được kết nối với nhau trong một khoảng thời gian nhất định. Nếu mối liên kết này chỉ tồn tại trong một khoảng thời gian đặc biệt thì cấu trúc đa phương này được gọi là cấu trúc tạm thời, còn nếu liên kết diễn ra không liên tục thì hệ thống mang cấu trúc chu kỳ.

1.3. Cấu trúc và độ phức tạp

Cấu trúc của hệ thống (the structure of a system) “là sự sắp xếp các phần tử, hệ thống phụ trong không gian ba chiều tại một thời điểm nhất định” (Miller, 1973, p.70). Cấu trúc này luôn luôn thay đổi theo thời gian, có thể tồn tại trong một khoảng thời gian dài, hoặc có thể thay đổi liên tục theo từng thời điểm phụ thuộc vào đặc điểm của quá trình diễn ra bên trong hệ thống. Theo đó, khoảnh khác diễn ra thay đổi cấu trúc hệ thống sẽ tạo nên hình ảnh không gian cấu trúc 3 chiều rõ nét nhất. Tất cả những thay đổi cấu trúc hệ thống tao nên một quá trình, diễn ra liên tục tạo nên giá trị lịch sử.

Theo cách cụ thể hơn, cấu trúc của hệ thống là hình thức cấu tạo bên trong của hệ thống, bao gồm trật tự sắp xếp các phần tử và mối quan hệ xác định được thiết lập giữa các phần tử với môi trường theo đặc điểm và cơ chế nhất định. Hiểu rõ được cấu trúc của hệ thống cũng chính là hiểu được quy luật sinh ra các phần tử và các mối quan hệ tồn tại giữa chúng trong một khoảng không gian và thời gian nhất định.

Cấu trúc hệ thống có thể có nhiều loại, tùy thuộc vào mối quan hệ liên kết và chuyển hóa của các phần tử bên trong cụa hệ. Dựa trên đặc điểm này, cấu trúc hệ thống có thể phân loại thành cấu trúc cơ học, cấu trúc sinh học, cấu trúc hóa học…Ngoài ra, dựa vào tính chặt chẽ trong mối liên kết cấu trúc hệ thống có thể phân thành cấu trúc chặt chẽ, cấu trúc lỏng lẻo; cấu trúc hiện (được hình thức hóa một cách rõ nét) và cấu trúc mờ (không được hình thức hóa hoặc không rõ ràng); cấu trúc một cấp và cấu trúc phân cấp…

Về cấu trúc, hệ thống có một số đặc điểm sau: Thứ nhất, cấu trúc hệ thống tồn tại như một thành phần có tính ổn định tương đối của hệ thống. Và nhờ có cấu trúc mà hệ thống có thể đảm bảo trạng thái cân bằng cho toàn bộ các phần tử trong hệ thống. Cấu trúc hệ thống mang tính ổn định tương đối, do đó, khi mối liên hệ giữa các phần tử và mối liên hệ thay đổi đến một mức nhất định nào đó thì cơ cấu hệ thống sẽ thay đổi. Để sự thay đổi cơ cấu không gây khó khăn, bị động trong việc thực hiển các chức năng thì các nhà quản lý cần phải tiến hành quản lý chặt chẽ sự thay đổi của hệ thống. Thứ hai, một hệ thống thực tế có thể có rất nhiều cấu trúc khác nhau, tùy theo các dấu hiệu, góc độ quan sát (vật lý, sinh học, công nghệ…) tạo nên tính chồng chất trong cơ cấu hệ thống. Thứ ba, khi đã xác định được cơ cấu của một hệ thống cần nghiên cứu thì nhiệm vụ nghiên cứu được tập trung vào việc lượng hóa các thông số đặc trung của các phần tử và mối quan hệ giữa chúng. Khi cơ cấu hệ thống khó xác định thì việc nghiên cứu chủ yếu chỉ dừng lại ở mức độ định tính. Khi áp dụng lý thuyết hệ thống vào nghiên cứu thực tế, một hệ thống cần được nghiên cứu dựa trên cả hai yếu tố định tính và định lượng (Miller, 1973).

Ngoài việc mỗi hệ thống có thể có một hay nhiều cấu trúc nhất định, hệ thống còn mang tính phức tạp khác nhau. Độ phức tạp của hệ thống được chỉ ra có 9 mức độ khác nhau (Boulding, 1956; Ashmos và Huber, 1987), gồm:

  1. Cơ sở – Cấu trúc tĩnh (như danh sách nhân viên)
  2. Hệ thống chuyển động đơn giản và định trước (đòn bẩy, ròng rọc)
  3. Hệ thống điều khiển học
  4. Cấu trúc mở – Hệ thống tự duy trì (tế bào)
  5. Hệ thống tăng trưởng theo dự đoán (thực vật)
  6. Hệ thống khác biệt (có nhận thức về môi trường, động vật)
  7. Hệ thống xử lý ký hiệu – Hệ thống có nhận thức về bản thân (con người)
  8. Tổ chức xã hội – Tập hợp các hoạt động của cá nhân (một nhóm người)
  9. Hệ thống siêu việt – Hệ thống phức tạp chưa xác định

Mức độ đầu tiên của độ phức tạp trong hệ thống phân cấp là cơ sở, chính là mức độ của các cấu trúc tĩnh và mối quan hệ. Ví dụ như sự sắp xếp của các nguyên tử trong một tinh thể, cấu trúc gen của một tế bào, thực vật hay cả vũ trụ. Tất cả sự sắp xếp này đều có thể được mô tả chính xác về mối quan hệ tĩnh, về chức năng hoặc vị trí. Tổ chức kiến thức lý thuyết trong nhiều lĩnh vực phát sinh từ mối quan hệ tĩnh, đó cũng là điều kiện tiên quyết để hiểu được hành vi của toàn bộ hệ thống.

Mức độ thứ hai được xác định đó chính là cơ chế động cơ đơn giản kèm định giờ của hệ thống. Hệ thống năng lượng mặt trời là một ví dụ điển hình với một hệ thống động lực đơn giản với chuyển động định trước. Bên cạnh đó các hệ thống như động cơ xe, công trình lý thuyết vật lý, hóa học và kinh tế cũng là những hệ thống có cơ chế định giờ, tất cả đều hướng đến việc thiết lập trạng thái cân bằng cho hệ thống.

Mức độ thứ ba là cơ chế kiểm soát hay các hệ thống điều khiển. Ví dụ về độ phức tạp này của hệ thống thường thấy ở những bộ điều chỉnh nhiệt với những hoạt động có định hướng. Mức này đặc trưng với cơ chế phản hồi với việc truyền tải và giải thích thông tin.

Mức độ thứ tư là cấu trúc tự duy trì. Đây là đặc trưng của hệ thống được hình thành dựa trên quy luật phát triển của cuộc sống. Hệ thống được giả định lượng hóa thông qua vật chất và năng lượng, khả năng duy trì và tự sinh sản. Mỗi một hệ thống trong quá trình hoạt động đều được tự hoàn thiện về cấu trúc và chức năng để thực hiện tốt nhiệm vụ của toàn hệ thống.

Mức độ thứ năm được gọi là mức độ thực vật và được xác định bởi các quá trình di truyền, xã hội. Đặc trưng của sự phức tạp trong các hệ thống là những khác biệt giữa các bộ phận tham gia và sự phụ thuộc giữa các thành phần trong hệ thống. Những hệ thống mang đặc trưng phản ứng của thực vật, không có cơ quan cảm giá đặc biệt thì phản ứng của hệ thống trước những thay đổi của môi trường xung quanh được đánh giá là chậm.

Mức độ thứ sáu là mức độ động vật, mang những đặc trưng về ý thức và hành vi định hướng, khả năng di chuyển. Hệ thống này đã phức tạp hơn, thể hiện ở khả năng truyền đạt một số lượng lớn các thông tin có thể được lưu giữ có tổ chức hơn. Ngoài ra, các phản ứng của hệ thống nói chung đối với những biến đổi xuất hiện ở môi trường tác động bên ngoài diễn ra linh hoạt và nhanh nhạy hơn.

Mức độ thứ bảy là con người, mỗi cá nhân được xem là một hệ thống độc lập. So với cấp độ động vật, con người được bổ sung thêm yếu tố tự ý thức, vì vậy sẽ phức tạp hơn. Con người có khả năng tự nhận thức được bản thân, tỷ lệ các tình huống có thể xảy ra, đồng thời có khả năng ngôn ngữ phức tạp, sử dụng các ký hiệu để tích lũy, truyền tải kiến thức từ thế hệ này sang thế hệ khác. Một hệ thống được xây dựng từ các phần tử mang đặc trưng của con người sẽ phức tạp hơn so với các hệ thống ở cấp độ thấp hơn.

Mức độ thứ tám là các tổ chức xã hội, con người trong cuộc sống luôn được gắn kết với nhau thông qua các kênh truyền thông, hoạt động tạo nên một hệ thống, tổ chức xã hội. Từ đó hình thành nên các yếu tố đặc trưng về văn hóa, tạo nên hệ thống giá trị thông qua nghệ thuật, văn hóa, lịch sử…

Mức độ thứ chín chính là những hệ thống siêu việt, hệ thống có độ phức tạp chưa hình dung được. Ở mức độ này chủ yếu bao gồm những hệ thống chỉ có thể suy đoán về cấu trúc và các mối quan hệ giữa các phần tử trong đó chứ không thể khẳng định một cách chính xác về đặc điểm của hệ thống đó.

1.4. Các định nghĩa cơ bản khác

1.4.1. Nội dung và năng lượng

1.4.2. Thông tin và quy trình

2. Phân loại hệ thống

2.1. Hệ thống lý thuyết, cụ thể và trừu tượng

2.1.1 Hệ thống lý thuyết

2.1.2. Hệ thống cụ thể

2.1.3. Hệ thống trừu tượng

2.2. Hệ thống đóng và hệ thống mở

2.3. Hệ thống sống và hệ thống không sống

2.4. Hệ thống đơn giản và hệ thống phức tạp

2.5. Các cách phân loại khác

2.5.1. Hệ thống có thể phân nhỏ, gần như có thể phân nhỏ và không thể phân nhỏ

2.5.2. Hệ thống hướng đích

2.5.3. Hệ thống tĩnh và động

2.5.4. Hệ thống mô phỏng và không thể mô phỏng

3. Hệ thống và thay đổi

3.1. Điều khiển học và các khái niệm xác định hệ thống quy trình

3.1.1. Khái quát về điều khiển học

3.1.2. Hệ thống

Để hiểu rõ hơn về điều khiển học trước hết cần hiểu về hệ thống. Một hệ thống có thể được mô tả qua 3 chiếc hộp màu đen, màu xám và màu trắng. Những hành động có mục đích được thực hiện bởi những chiếc hộp chính là chức năng của nó. Trong mỗi hộp có những thành phần cấu trúc, các phần tĩnh điện và các thành phần vận hành. Những bộ phận này thực hiện quá trình xử lý các vấn đề, năng lượng hoặc thông tin.

Mỗi hộp này đều bao gồm những quá trình như nhập dữ liệu, chuyển đổi và sản xuất dữ liệu đầu ra. (sản phẩn có thể bao gồm 2 loại: sản phẩm hữu ích cho hệ thống cấp trên hoặc sản phẩm vô dụng). Một điều quan trọng cần chú ý là dữ liệu đầu vào của một hệ thống có thể là dữ liệu đầu ra của một hệ thống trực thuộc hệ thống đó.

Màu của từng hộp quyết định mức độ quan tâm khác nhau của người sử dụng đối với những thông tin về quá trình làm việc bên trong của một hệ thống. Hộp màu đen là một thứ gì đó nguyên thủy, không đưa ra bất kì gợi ý rõ ràng nào cho người quan sát về cách thức đạt được kết quả. Boulding (1956) đã viết: “một hệ thống là một chiếc hộp đen to mà chúng ta không thể mở khóa, tất cả những gì chúng ta có thể tìm ra là dữ liệu đầu vào và dữ liệu đầu ra”. Hộp màu xám chỉ cung cấp một phần thông tin về những quá trình chọn lọc nội bộ. Hộp màu trắng thể hiện một quan điểm hoàn toàn minh bạch, cung cấp toàn bộ thông tin về những quá trình diễn ra bên trong hệ thống. Điều này đòi hỏi toàn bộ thông tin phải hiếm hoặc là thông tin được mong đợi.

Tuy nhiên, khi cần có những thông tin hữu ích về toàn bộ quá trình chuyển đổi của hệ thống, 5 thành phần sau đây có thể được tính toán:

  • Dữ liệu đầu vào: đây là những thang đo có thể thay đổi được quan sát để tác động tới hoạt động của hệ thống;
  • Dữ liệu đầu ra: đây là những thang đo được quan sát có ảnh hưởng tới mối quan hệ giữa hệ thống và môi trường xung quanh;
  • Chuỗi trạng thái: đây là những thang đo nội bộ của hệ thống xác định mối quan hệ giữa nguyên liệu và sản phẩm;
  • Chức năng chuyển đổi trạng thái:chức năng này sẽ quyết định trạng thái thay đổi như thế nào khi có quá nhiều dữ liệu được đưa vào hệ thống;
  • Chức năng của dữ liệu đầu ra: chức năng này cho biết sản phẩm của hệ thống với một dữ liệu đầu vào cho sẵn trong một trạng thái nhất định.

Các quy trình của hệ thống có thể tự điều chỉnh hoặc không chứ không có tình trạng vừa tự điều chỉnh vừa không tự điều chỉnh. Một hệ thống tự điều chỉnh được gọi là hệ thống khép kín và có sản phẩm đầu ra kết hợp với những nguyên liệu đầu vào. Trong một hệ thống không khép kín, sản phẩm đầu ra kết hợp với những nguyên liệu đầu vào. Trong một hệ thống không khép kín, sản phẩm đầu ra không được kết hợp với nguyên liệu đầu vào để đo lường.

Hình 75: Hệ thống không khép kín

Hệ thống không khép kín

Nguồn: Skyttner (2006, trang 80)

Trong một hệ thống phun nước, cảm biến nhiệt hoặc khói kích hoạt van nước mở ra để dập tắt vụ hỏa hoạn. Một khi được kích hoạt, hệ thống tiếp tục phun nước cho đến khi bình chứa hết nước hoặt bị tắt.

Cơ chế điều chỉnh của hệ thống khép kín bao gồm điều khiển hồi tiếp (feedback) và điều khiển tiếp tới (feedforward). Điều khiển tiếp tới là hành động kiểm soát mang tính chất tiên liệu nhằm mục đích tạo ra trạng thái mong muốn hoặc được dự đoán trong tương lai. Quá trình này sử dụng tín hiệu vào chứ không sử dụng tín hiệu ra như trạng thái hồi tiếp âm. Trong một hệ thống tiếp tới, hoạt động của hệ thống được thiết lập lại theo như một số mô hình kết nối nguyên liệu hiện tại với kết quả được dự đoán trong tương lai. Chính vì vậy, những thay đổi trạng thái hiện tại được quyết định bởi trạng thái được dự đoán trong tương lai được tính toán theo một số mô hình nội bộ trên thê giới.

Cơ chế điều khiển tiếp tới xảy ra trước một sự kiện và là một phần của một vòng lặp kế hoạch khi chuẩn bị cho các sự kiện trong tương lai. Nó cung cấp thông tin về những hành vi được dự đoán và mô phỏng quá trình xử lý thật sự. Chính vì vậy, cơ chế điều khiển tiếp tới là một cơ chế hướng đích. Mục tiêu này thực chất được xây dựng như một phần của mô hình giúp chuyển đổi giữa các trạng thái được dự đoán trong tương lai và những thay đổi trạng thái hiện tại. Một số ví dụ về hoạt động của cơ chế điều khiển tiếp tới có thể kể đến như: xây dựng ngân sách và xác định mục tiêu cho doanh nghiệp.

Hình 76: Cơ chế điều khiển tiếp tới trong hệ thống

Cơ chế điều khiển tiếp tới trong hệ thống

Nguồn: Skyttner (2006, trang 81)

Hồi tiếp là chiến lược cơ bản cho phép một hệ thống khắc phục những gián đoạn không mong muốn. Việc này được tiến hành thông qua những vòng hồi tiếp duy trì các biến liên tục hoặc điều chỉnh chủng loại và số lượng thành phần tham gia. Nó thường được xác định như sự chuyển đổi từ một giai đoạn sau đó hay một giai đoạn trước đó. Thông tin liên quan tới kết quả của những hành động riêng vì vậy được cung cấp như một phần thông tin cho những hành động liên tục. Đóng vai trò một cơ chế điều khiển, nó hoạt động dựa trên nền tảng bản chất của nó thay vì hoạt động theo những gì được mong đợi, dự đoán. Bằng cách này, nó giúp sửa chữa các lỗi phát sinh trong quá trình hoạt động của hệ thống. hồi tiếp là một khái niệm quan trọng trong điều khiển. Khi hồi tiếp âm của một hệ thống biến mất, trạng thái ổn định của hệ thống cũng kiến mất. Dần dần, ranh giới cũng biến mất và sau một thời gian nó sẽ không còn tồn tại.

Một thiết bị hoạt động liên tục dựa trên nền tảng thông tin nhằm đặt được mục tiêu cụ thể qua những thay đổi được gọi là cơ chế trợ động (servomerchanism) . Đây là một ví dụ về việc sử dụng phản hồi tiêu cực. nó tối thiểu hóa cấu trúc bên trong bao gồm một cảm biến, một bộ phận kích thích và một đường dẫn kết nối. Cơ chế trợ động đơn giản là bộ điều chỉnh ly tâm của James Watt’s từ thế kỉ 18 và máy móc thiết bị bánh lái trên tàu hơi nước, thứ giúp thay đổi góc lái.

Hệ thống trợ động hoàn hảo sửa những lỗi sai trước khi chúng xảy ra. Nó giúp bôi trơn và điều phối các hoạt động phụ thuộc vào lượng phản hồi cần phải bù. Một cơ chế điều khiển cũng có thể đồng thời không liên tục. Một ví dụ là bộ điều nhiệt đơn giản chỉ có thể thực hiện 2 hành động: làm nóng lên hoặc không làm nóng. Dạng kiểm soát rời rạc này rất phổ biến trong tất cả các thiết bị điện tử.

Nếu hệ số nhân lớn hơn 1, thì tồn tại một trạng thái hồi tiếp dương. Trong cơ cấu điều chỉnh này, các tín hiệu đầu ra mới lớn hơn tín hiệu trước đó, tăng trưởng theo cấp số nhân và hiệu ứng khuếc đại lệch. Cơ chế của trạng thái hồi tiếp dương luôn là một phản ứng “chạy đi” và mang tính chất tạm thời. trạng thái hồi tiếp dương khuếc đại độ lệch chuẩn giống như một vòng tròn luẩn quẩn, trong khi đó trạng thái hồi tiếp âm chỉnh lại các sai lệch. điều này có thể dễ dàng quan sát qua các hiện tượng trong thực tế như sự tăng trưởng dân số, cuộc chay đua vũ trang quốc tế, lạm phát tài chính, lãi suất gộp của tài khoản trong ngân hàng. Vòng lặp tự tăng tốc của nó thường tạm ngừng trước khi quá trình bùng nổ và phá hủy hệ thống.

Các mức độ tìm kiếm mục tiêu khác nhau của một quá trình điều khiển hồi tiếp được đưa ra bởi Deutsch (1963). Mô hình phân cấp tìm kiếm mục tiêu này gần như tương tự với phân loại hành vi hệ thống của Ackoff (1971), cụ thể:

  • Tìm kiếm mục tiêu bậc một: thể hiện sự hài lòng, thay đổi, sự tưởng thưởng ngay lập tức;
  • Tìm kiếm mục tiêu bậc hai: đạt được cơ chế tự bảo vệ thông qua bảo vệ khả năng tìm kiến các mục tiêu bậc một bằng các điều khiển tương tự;
  • Tìm kiếm mục tiêu bậc ba: Duy trì nhóm hoặc hệ thống cần thiết để điều khiển mục tiêu tìm kiếm bậc một và bậc hai ngoài vòng đời riêng;
  • Tìm kiếm mục tiêu bậc bốn: Bảo vệ quy trình tìm kiếm mục tiêu được ưu tiên hơn so với duy trì bất cứ mục tiêu hoặc loại tìm kiếm nào trên đây. Đây thực tế là sự bảo vệ các mối quan hệ trong hệ sinh thái.

Đôi khi cũng cần phân biệt giữa hồi tiếp từ bên ngoài và hồi tiếp nội tại. Hồi tiếp từ bên ngoài tồn tại khi dữ liệu đầu ra vượt qua ranh giới và được biến đổi bởi môi trường trước khi quy trở lại hệ thống. Hồi tiếp nội tại diễn ra khi dữ liệu đầu ra được thay đổi bên trong ranh giới của hệ thống. Trong khi khái niệm về trạng thái hồi tiếp nói chung được hiểu là diễn ra từ bên trong thì hai khái niệm này ngang bằng nau từ quan điểm của hệ thống. Thông thường, hệ thống không phân biệt được các loại hồi tiếp trong thực tế.

Trong vòng tuần hoàn điều khiển, thời gian đóng vai trò quan trọng. Sự thay đổi trong tốc độ của vòng luân chuyển và ma sát giữa các thành phần của hệ thống có thể xảy ra. Những sự chậm trễ này chính là những thang đo điều chỉnh quan trọng giúp chống lại các khuynh hướng dao động vốn có của quá trình kiểm soát phản hồi. Chúng thường được áp dụng để đưa ra những giới hạn vật chất cụ thể cho hệ thống, làm chậm lại tác động.

Hệ thống điều khiển nói chung với năm bước điều khiển cơ bản hoạt động theo tiến trình như sau:

  1. Một trung tâm điều khiển giúp tạo nên những thang đo mục tiêu mong muống và công cụ để đạt được những mục tiêu đó.
  2. Những quyết định về mục tiêu được chuyển thành những tín hiệu đầu vào hành động, những tín hiệu này dẫn đến những tác động nhất định vào trạng thái của hệ thống và môi trường xung quanh nó.
  3. Thông tin về những tác động này được ghi lại và đưa phản hồi về cho trung tâm.
  4. Trung tâm điều khiển kiểm tra lại trạng thái mới này của hệ thống so với các thang đo mục tiêu mong muốn để đo lường những lỗi sai hay độ sai lệch của phản hồi đầu ra đầu tiên.
  5. Nếu những lỗi sai này làm cho hệ thống nằm ngoài những giới hạn được đặt ra bởi thang đo mục tiêu thì trung tâm điều khiển sẽ thực hiện hành động sửa chữa tín hiệu đầu ra.

Thành phần cơ bản đầu tiên của cơ chế điều khiển trong vòng tuần hoàn điều khiể cơ bản là bộ tiếp nhận (đôi khi được gọi là cảm biến hoặc máy dò), một dụng cụ đăng kí các kích thích khác nhau và sau khi chuyển đổi sang thông tin thì tiếp vận đơn vị điều khiển.

Khi so sánh giá trị của bộ tiếp nhận và các tiêu chuẩn cần thiết được lưu trữ trong bộ so sánh ta thấy rằng sự khác biệt cung cấp thông tin đính cính được thực hiện bởi bộ phận tác động. thông qua việc giám sát và hồi đáp lại bộ tiếp nhận, cơ chế tự điều khiển được hình thành. Hình dưới đây cho thấy cơ chế điều khiển xảy ra ở phía tín hiệu vào và cơ chế cảm biến được đặt ở bên tín hiệu đầu ra. ở những hệ thống phức tạp hơn với hồi tiếp bậc ba, bộ điều khiển có thể bao gồm cả bộ phần đạt mục tiêu với các tiêu chuẩn tham khảo, bộ lọc và có thể là bộ thiết kế để xây dựng các mục tiêu và quy luật đưa ra quyết định của hệ thống.

Hình 77: Hệ thống điều khiển tổng quát

Hệ thống điều khiển tổng quát

Nguồn: Skyttner (2006, trang 91)

Hệ thống được kiểm soát phải có khả năng đọc được trạng thái của một biến quan trọng và xác định được liệu nó đang nằm trên nằm dưới hay nằm tại giá trị cho phép, việc này được thực hiện bởi bộ dò. Vì vậy, hệ thống thực hiện một số ưu tiên nhất định được sắp xếp bởi bộ lọc. Ngoài ra, hệ thống cũng cần tạo ra những phản hồi ưu tiên này trong trường hợp chúng không tồn tại. Việc này được tiến hành bởi các bộ phận kích hoạt và giám sát.

Cân bằng động lực học (dynamic equilibrium) là một cụm từ quan trọng khi định nghĩa những hệ thống sinh vật sống. Cụm từ này không có nghĩa là sự ổn định mà là một trạng thái trôi nổi được gậy ra bởi những chuyển động vô hình và sự chuẩn bị cho sự thay đổi. ở trạng thái cân bằng có nghĩa là đang thích nghi với những thay đổi để cân bằng. Cân bằng nội môi (Homeostasis) đại diện cho tất cả các chức năng điều khiển tạo ra trạng thái cân bằng động lực học trong một cơ thể sinh vật khỏe mạnh. Đó là khả năng của cơ thể để duy trì điều kiện bên trong của cơ thể nằm trong khoảng giới hạn khi môi trường thay đổi. Tuy nhiên, tất cả các hệ thống đều già đi và chết. Hiện tượng này được gọi là sự phân chia đều và là sự khởi nguồn của khái niệm ổn định phân chia đều (homeokinetic plateau).

Ổn định phân chia đều là một phần tự nhiên của vòng đời hệ thống. trong hệ thống của sinh vật. Đối với những hệ thống nhân tạo tiên tiến, vòng đời hệ thống có thể được chia ra thành những giai đoạn sau: hoạch định hệ thống, khảo sát hệ thống, thiết kế hệ thống, xây dựng hệ thống, đánh giá hệ thống, sử dụng hệ thống, và kết thúc vòng đời hệ thống.

Cuối cùng, một khái niệm đôi khi được sử dụng là điều khiển học bậc hai. Sự khác nhau giữa điều khiển học bậc một và điều khiển học bậc hai lần lượt dựa trên sự khác nhau giữa các quá trình của một chủ thể quan sát và một vật thể được quan sát. Một định nghĩa khác đó là sự khác nhau giữa sự tương tác của người quan sát và người được quan sát trong hệ thống tự động (bậc hai) và sự tương tác giữa các biến của một hệ thống được điều khiển (bậc một).

3.2. Mô hình hệ thống khả thi

3.3. Hệ thống động phi tuyến tính và thuyết hỗn mang (chaos theory)

Trong những năm gần đây, hai nội dung xuất hiện đã mở ra hướng tiếp cận mới trong quản lý tổ chức, gồm hệ thống động phi tuyến tính và thuyết hỗn mang trong toán học, khi mà các đẳng thức đơn giản có thể mô tả những hành vi phức tạp và hỗn loạn trong xã hội. Hiệu ứng những con bướm đạp cánh ở Mexico có thể gây ra bão ở Trung Quốc là ví dụ cho hiện tượng trên; phản ảnh sự phụ thuộc nhạy cảm vào các điều kiện ban đầu, rằng những thay đổi nhỏ có thể tạo nên những tác động lớn trong đời sống xã hội trên thế giới.

Thuyết hỗn mang “là dự luật cho hệ thống dù đóng hay mở phúc tạp đến nỗi những thay đổi trong một phút có thể gây nên những thay đổi phức tạp và không thể dự đoán được” (Smither, Houston và McIntire, 1996, p. 471). Thuyết hỗn mang công nhận rằng tổ chức là hệ thống động phi tuyến tính, là nơi tập hợp các nguồn lực đa dạng được và chúng có tác động lẫn nhau cũng như đối ứng.

Thuyết hỗn mang cho rằng không thể dự đoán được điều gì sẽ xảy ra trong môi trường của tổ chức, những lối sai nhỏ trong dự đoán có thể gây nên những hậu quả lớn, và từ đó có tác động lớn đến sự chính xác của dự đoán (Smolowitz và các cộng sự, 1996). Nếu như dự đoán sai thì chiến lược áp dụng cũng trở nên không phù hợp. Điều này hoàn toàn ngược lại đối với phân tích tổ chức chính thống, vốn tập trung vào mối quan hệ giữa tuyến nguyên nhân và kết quả tuyến tính với sự thể hiện của hệ thống và sự hài lòng về công việc là những biến phụ thuộc quan trọng.

Do đó cần đánh giá lại các cách tiếp cận hoạch định chiến lược và những thay đổi về mặt tổ chức đã được lên kế hoạch trong doanh nghiệp. Những cách tiếp cận này áp dụng hướng dẫn N-bước để thay đổi của Collins (1998). Cụ thể, ông cho rằng không nên giả định các vấn đề liên quan tới xác định và chẩn đoán thay đổi có thể được khác phục bởi những phương pháp mang tích cơ chế mà không thể hiện bất kì sự thông cảm nào cho những động lực, định hướng, tham vọng và có, những nỗi sợ hãi của người khác.

Các nhà khoa học thấy rằng đặc điểm động lực học của thuyết hỗn loạn cũng tương tự như mô hình đặc điểm của mô hình động lực học hệ thống. vì vậy nó có thể được coi như sự mở rộng của động lực học hệ thống. Mô hình động lực học hệ thống bao gồm nhiều đẳng thức phi tuyến tính tương quan diễn tả lại chuyển động của những hiện tượng qua thời gian ở mức độ vĩ mô để tìm ra cách thức mà toàn bộ hiện tượng đang thay đổi theo thời gian. Mô hình là kết quả đầu ra trong một giai đoạn được tính toán và được coi như dữ liệu đầu vào để tính toán kết quả đầu ra cho giai đoạn tiếp theo. Mô hình được lặp lại liên tục và đặc điểm chuyển động được nghiên cứu để xác định đặc điểm động lực học. Mô tả này cũng đúng với các mô hình được sử dụng trong lý thuyết hỗn loạn. Những mô hình nghiên cứu động lực học hệ thống này cho thấy các thức mô hình tạo nên những chuyển động ổn định và có thể dự đoán được đối với những thang đo giá trị nhất định. Mô hình này tạo ra mô hình hành vi cân bằng. Theo ngôn ngữ của thuyết hỗn loạn thì nó được đề cập đến như một điểm hội tụ, nơi mà mô hình ổn định tại điểm cân bằng. Tại những thang đo giá trị khác, mô hình sản xuất những vòng tuần hoàn chuyển động hoàn toàn ổn định và có thể dự đoán được. theo ngôn ngữ của thuyết hỗn loạn thì đây là một chu kì hoặc điểm hộ từ giai đoạn hai. Ở thang đo giá trị khác, một mô hình động lực học hệ thống cho ra những hành vi không ổn định. Theo ngôn ngữ của thuyết hỗn loạn thì đây là “hỗn loạn đa chiều”, một đặc điểm của sự phân mảnh.

Gần đây, lý thuyết về động lực học hệ thống cũng được áp dụng vào các mô hình hỗn loạn. Giữa các thang đo đó hệ thống ổn định hoặc không đổn định là những giá trị của hệ thống khi chuyển động ngẫu nhiên. Đặc điểm này gắn với sự bất thường thường xuyên hay bất ổn ổn định; có nghĩa các khả năng là không thể dự đoán được. Đặc điểm này là sự cân bằng giữa ổn định và không ổn định, sự lật đi lật lại giữa phản hồi tích cực và tiêu cực chứ không phải là nó nằm hoàn toàn ở trạng thái ổn định hoặc không ổn định. Chú ý rằng “sự hỗn loạn” không có nghĩa là sự nhần lẫn mà là một loại hình mà chúng ta không thường để ý tới.

Khi một hệ thống chuyển động theo kiểu hỗn loạn của bộ thu không bình thường, nó rất nhạy cảm đối với điều kiện đầu tiên. Điều này có nghĩa là sự khác biệt nhỏ, lỗi sai hoặc sự dao động ở dữ liệu đầu vào trong một giai đoạn có thể leo thang ở những giai đoạn tiếp theo để thay đổi về chất hình mẫu mà đáng lẽ đã xảy ra. Điều này tạo rất nhiều khó khăn khi dự đoán trong tương lai trong thực tế.

Chính vì vậy, hệ thống phải thể hiện những quy tắc đặc trưng hoặc thể hiện những biểu hiện có thể nhận biết được. thậm chí khi con người chưa biết đến hình dạng vùng thu hút đặc biệt của thời tiết thì họ vẫn nhận biết được những đặc điểm của bão, nắng và cuồng phong vì những đặc điểm nhận dạng này được lặp lại nhiều lần. Mặc dù chúng không bao giờ giống nhau nhưng lúc nao cũng tương tự nhau. Những đặc điểm tương tự này giúp ta có chuẩn bị và ứng phó phù hợp

Tóm lại, những mối quan hệ phi tuyến tính đơn giản có thể gây ra những kiểu phản ứng phức tạp. có một biên giới phức tạp giữa sự ổn định và không ổn đinh, biên giới này là sự kết hợp của cả sự ổn định và không ổn định. Mặc dù từ hỗn loạn được sử dụng, nó không có nghĩa là sự lẫn lộn mà có nghĩa là hoàn toàn ngẫu nhiên. Ngược lại, hỗn loạn toán học cho thấy những đặc điểm ở những hiện tượng mà trước đó vẫn được coi là ngẫu nhiên. Bản chất của thuyết hỗn loạn là những trường hợp nào đó, hệ thống phi tuyến tính đệ quy lặp đi lặp lại nghịch lý về mặt động lực học làm cho chúng ta không thể đưa ra những dự đoán dài hạn trong thực tế.

3.4. Các mạng lưới phức tạp của các tác nhân thích nghi

Khoa học phức tạp liên quan tới việc nghiên cứu động lực học của “mạng lưới phức tạp những người đại diện thích nghi – complex networks of adaptive agents” (Shaw, 1997, p. 235). Trong tổ chức xã hội, khoa học phức tạp liên quan tới rất nhiều bên liên quan khác nhau. Một hệ thống thích nghi phức tạp thúc đẩy một quan điểm khác đối với những thay đổi mang tính chất tổ chức bởi vì nó “… thay đổi sự chú ý của các nhà cố vấn khỏi những thay đổi đã được lên kế hoạch sang những quá trình lộn xộn của chính đổ chức, chỗ mà có thể gây ra những thay đổi bất chợt không thể dự đoán trước được” (Shaw, 1997, p.235).

3.5. Khả năng tự tổ chức của hệ thống phức tạp

3.5.1. Khả năng tự tổ chức

3.5.2. Cấu thành hệ thống tự tổ chức

3.5.3. Quy tắc cơ bản của tự tổ chức

3.6. Tư duy hệ thống

Hầu hết các nguồn tài liệu cho rằng tư duy hệ thống là ngược lại so với suy nghĩ tuyến tính và nó tập trung vào mối quan hệ giữa các thành phần trong hệ thống hơn là tập trung vào chính các thành phần. các yếu tố không gian thường dễ nắm bắt hơn các yếu tố thời gian. Tuy nhiên, tư duy hệ thống đòi hỏi chúng ta đưa ra những câu hỏi như trong trường hợp nào thì dẫn tới điểm này? Các hành xử nào dẫn tới điểm này? Và đâu là phản ứng phù hợp: liên minh, kẻ thù, đối thủ, các bên trung lập thứ ba và môi trường?

Tư duy hệ thống công nhận rằng hệ thống động lực học, được rút ra từ lĩnh vực lý thuyết hệ thống chung (Bertanlanffy). Cần phải chú ý rằng tư duy hệ thống không thay thế suy nghĩ thống kê và suy giảm. Weinberg (1975) chỉ ra rằng tư duy hệ thống giải quyết những phức tạp có tổ chức, đơn giản có tổ chức và phức tạp không có tổ chức. Những cách tiếp cận này cung cấp những khía cạnh khác nhau và có bổ sung cho nhau để hiểu sâu hơn về hành vi của hệ thống.

Hình 80: Bản đồ hệ thống ngẫu nhiên và phức tạp

Bản đồ hệ thống ngẫu nhiên và phức tạp

Nguồn: Wemberg (1975)

Weinberg (1975) xây dựng một số khái niệm quan trọng và hữu ích về tư duy hệ thống, trong số đó, kịch bản về sự ngẫu nhiên và phức tạp dưới đây cho thấy vị trí hệ thống (sự phức tạp có hệ thống) thích ứng với hầu hết các phần của kịch bản. Tư duy hệ thống mà chúng ta công nhận trong các hệ thống nhân tạo nhắc lại các sự kiện hoặc mẫu được rút ra từ cấu trúc hệ thống lần lượt được rút ra từ mô hình tinh thần. Hình ảnh dưới đây được mô tả trong mô hình Iceberge, một thành phần cốt lõi của tư duy hệ thống.

Hình 81: Tính ngẫu nhiên và phức tạp của hệ thống

Tính ngẫu nhiên và phức tạp của hệ thống

Trong hệ thống tự nhiên, cấu trúc luôn luôn tự tổ chức trong khi đó, cấu trúc trong hệ thống được thiết kế bởi con người có thể là tự tổ chức hoặc được thiết kế.

Mô hình tích hợp: Tư duy hệ thống hoàn thiện (complete systems thinking) sẽ kết nối các khái niệm từ mô hình tảng băng trôi và khái niệm từ sơ đồ vòng lặp nguyên nhân và mô hình động vào một khuôn khổ chung. Mô hình tích hợp này được mô tả trong hình trên.

Hình 82: Tư duy hệ thống hoàn thiện

Tư duy hệ thống hoàn thiện

Theo ngôn ngữ tư duy hệ thống: Mô hình tảng bang trôi trình bày một số ngôn ngữ quan trọng của tư duy hệ thống bao gồm: các sự kiện, mẫu, cấu túc hệ thống và mô hình tinh thần. Những từ quan trọng khác bao gồm tự tổ chức, xuất hiện, hồi đáp, động lực học hệ thống và kết quả không mong muốn. đồ thị vòng lặp nguyên nhân và sơ đồ luồng và dòng chảy cũng là những phần quan trọng của ngôn ngữ tư duy hệ thống và là phương tiện chủ yếu để các thành phần và các mối quan hệ trong hệ thống trao đổi với nhau.

Kết luận: Thuyết hệ thống là một phần cơ bản và là phương tiện phân tích tổ chức. Lý thuyết hệ thống không bị giới hạn trong vai trò là khung lý thuyết cho các hành động của con người. Tuy nhiên, không thể phủ nhận rằng sự xuất hiện của các lý thuyết này cung cấp cho con người một kỷ nguyên mới để phân tích doanh nghiệp trong tổng thể vận hành của ngành, quốc gia, thế giới mà nó tồn tại và phát triển. Mặc dù xuất hiện và được nghiên cứu từ khá sớm, thuyết hệ thống ngày càng thể hiện vai trò và tiếp túc được phát triển khi đặc biệt phù hợp với bối cảnh hội nhập và toàn cầu hóa hiện nay.

Nguồn: Phan Thanh Tú, Vũ Mạnh Chiến, Phạm Văn Kiệm, Lưu Đức Tuyến, Nguyễn Thị Hồng Nga (2018), “Chương 19: Thuyết hệ thống”, trong sách Học Thuyết Doanh Nghiệp, NXB Lao Động – Xã Hội, trang 460-502.

Bình luận trên Facebook