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Systemtheorie ist ein interdisziplinäres Erkenntnismodell, in dem Systeme zur Beschreibung und Erklärung unterschiedlich komplexer Phänomene herangezogen werden. Die Analyse von Strukturen und Funktionen soll häufig Vorhersagen über das Systemverhalten erlauben.
Die Begriffe der Systemtheorie werden in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen angewendet, so der Informatik, Physik, Elektrotechnik, Pädagogik, Chemie, Biologie, Logik, Mathematik, Physiologie, Soziologie, Psychologie, Ethnologie, Semiotik und Philosophie. Die Systemtheorie ist somit keine eigene Disziplin, sondern ein weitverzweigter und heterogener Rahmen für einen interdisziplinären Diskurs, der den Begriff System als Grundkonzept führt. Es gibt folglich auch nicht eine "Systemtheorie", sondern eher eine Vielzahl unterschiedlicher, zum Teil konkurrierender Systemdefinitionen und -begriffe. Es hat sich heute jedoch eine relativ stabile Reihe an Begriffen und Theoremen herausgebildet, auf die der systemtheoretische Diskurs rekurriert.
Grundlagen
Der Begriff Allgemeine Systemtheorie geht auf den Biologen Ludwig von Bertalanffy zurück. Seine Arbeiten bilden zusammen mit der Kybernetik (Norbert Wiener, William Ross Ashby) und der Informationstheorie (Claude Shannon, Warren Weaver) die grundlegenden Überlegungen dieses Wissenschaftsansatzes. Weitere wichtige Theorien stammen von Humberto Maturana und Francisco Varela (Autopoiesis), Stuart Kauffman (Selbstorganisation), Bronislaw Malinowski und Alfred Radcliffe-Brown (Funktionalismus) sowie Talcott Parsons (Strukturfunktionalismus oder Systemfunktionalismus) und Niklas Luhmann (soziologische Systemtheorie).
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Hauptströmungen der Systemtheorie
Die Systemtheorie beruht auf unabhängig voneinander entwickelten Ansätzen, die später synthetisiert und erweitert wurden: Der Begriff Systemtheorie bzw. Systemlehre stammt von Ludwig von Bertalanffy (vgl. "General Systems Theory"). Bertalanffy spricht von offenen Systemen und entwickelt den Begriff der organisierten Komplexität, der den dynamischen Austausch mit der Umwelt beschreiben soll. Erst mit der Ausformulierung des Informationsbegriffes ließ sich dieses Konzept jedoch weiter generalisieren. Bereits 1948 hatte Norbert Wiener mit "Cybernetics" (Kybernetik) einen ebenfalls zentralen Ausdruck geprägt, der heute mit dem Systembegriff eng verbunden ist. Ein weiteres verwandtes Konzept ist die Tektologie Alexander Bogdanows.
Systemlehre (L. von Bertalanffy)
Ludwig von Bertalanffy führte ein neues wissenschaftliches Paradigma ein, das er als Gegenentwurf zur klassischen Physik positionierte. Er kritisierte deren deduktive Verfahren und die damit einhergehende isolierte Betrachtung von Einzelphänomenen. Für die Biologie sei diese Methode nicht adäquat. Anstelle von Einzelphänomenen, die realiter niemals isoliert aufträten, seien diese Phänomene in ihrer Vernetzung zu beschreiben. Daher setzte er der isolierten Einzelbetrachtung den Systembegriff entgegen, wobei dieser Begriff eine Menge von Elementen und deren Relation untereinander beschreiben soll. Als ein solches Modell betrachtete er die "organisierte Komplexität". Während die klassische Wissenschaft "unorganisierte Komplexität" erfolgreich beschrieben habe, stehe die theoretische Erfassung organisierter Komplexität vor neuen Herausforderungen. Organisierte Komplexität sei gegeben, wenn Einzelphänomene nicht schlicht linear logisch miteinander gekoppelt seien, sondern Wechselwirkungen unter ihnen bestünden. Sei dies der Fall, könne eine exakte Beschreibung der reziproken Vernetzungsbedingungen ein Bild von der Einheit der Summe jener Einzelphänomene vermitteln. Die Systemlehre untersucht somit die Organisationsformen komplexer Wechselbeziehungen zwischen einzelnen Elementen jenseits linear darstellbarer Relationen und einfacher Kausalität. Dabei unterschied Bertalanffy zwischen offenen und geschlossenen Systemen. Ein geschlossenes System wird als binnenstabil und über keine Wechselwirkungen mit der Umwelt verfügend beschrieben. In einem solchen System gibt es strenggenommen keine organisierte Komplexität, da sich die Elemente im Gleichgewichtszustand in mathematisch eindeutiger Weise zueinander verhalten. Ein offenes System dagegen verfügt über variablisierte Relationen seiner Elemente, die durch nichtprognostizierbare Umwelteinflüsse verändert werden. Die interne Variabilität ermöglicht es dem System, sich in einem dynamischen Umfeld relativ zu stabilisieren (Fließgleichgewicht). Offene Systeme entfalten also im Austausch mit ihrer Umwelt eine Dynamik und variieren ihre Zuständlichkeit ohne dabei ihre Systemstrukturen vollständig ändern zu müssen. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie nicht kausal von außen beeinflusst werden, sondern ihre interne Organisation bei Umweltveränderungen selbst umstellen ("Black Box"-Theorem). Dies wird als Selbstorganisation bezeichnet und kann als Paradigma organisierter Komplexität gelten.
Gegen das "Newtonsche Weltbild" setzte Bertalanffy also seinen Gedanken einer allgemeinen, interdisziplinären Systemlehre. Auch in Wissenschaftsgebieten, die sich nicht in den Rahmen physikalisch-chemischer Gesetzmäßigkeiten einordneten - etwa der Biologie oder der Soziologie -, träten dennoch exakte Gesetzmäßigkeiten auf, die durch passend gewählte Modellvorstellungen abgebildet werden könnten.
Die Systemlehre wurde als allgemeine Naturwissenschaft des Lebens konzipiert. In der Systemlehre werden energetisch offene Systeme beschrieben. L. von Bertalanffy argumentierte vor dem Hintergrund der physikalischen Auffassung der Thermodynamik (Wärmetod). Offene Systeme können Energie aus ihrer Umwelt aufnehmen und sich so zu höherer Ordnung entwickeln, also die globale thermodynamische Entropie lokal umgehen. Die Systeme der Systemlehre sind Lebewesen, der wesentliche Prozess ist die Osmose, die in einem Fliessgleichgewicht (steady state) verläuft.
Die Informations- und Regelungsprozesse wurden von L. von Bertalanffy mathematisch formuliert.
Kybernetik
Die Kybernetik behandelt operationell geschlossene Mechanismen. Sie wurde als Regelungs- und Kommunikationstheorie konzipiert. Der Fokus der Kybernetik liegt auf Regelung und Steuerung. Deshalb kommen in der Kybernetik als Systeme in erster Linie geregelte Mechanismen in Betracht. Die Regelung beruht immer auf Prozessen, die mit der mathematischen Systemtheorie der Technik beschrieben werden. L. von Bertalanffy hat sich gegen die Vermischung seiner Systemlehre und der Kybernetik ausgesprochen, weil er das mechanistische Denken der Kybernetik für die Beschreibung von Leben nicht als adäquat erachtete. Heute wird der Ausdruck "Systemtheorie" aber beliebig für beides auf drittes verwendet.
Generelle Erweiterungen der Kybernetik
Als Systemtheorie 2. Ordnung bezeichnet man Systemtheorien, die in folgendem Sinne selbstbezüglich sind: Mit der jeweiligen Systemtheorie wird der Systemtheoretiker, der die Theorie macht, beschrieben. Der Kernbegriff ist deshalb die Beobachtung des Beobachters.
Erfinder der 2. Ordnung ist Heinz von Foerster, er sprach von 2. order cybernetics oder von cybernetics of cybernetics. Die Systemtheorie 2. Ordnung ist eine erkenntnistheoretische Interpretation der Systemtheorie, in welcher untersucht wird, was der Systemtheoretiker als System theoretisch wissen kann. Die Systemtheorie 2. Ordnung ist eng verwandt mit dem Radikalen Konstruktivismus. In den frühen Schriften spielt die Selbstorganisation ein grössere Rolle, in den späteren Schriften ist viel von Ethik die Rede.
Als Autopoiesis bezeichnet H. Maturana sowohl seine Systemtheorie wie auch den wesentlichen Prozess, den er mit seiner Theorie beschreibt, nämlich das Leben. H. Maturana beschreibt, grob gesehen, das gleiche wie L. von Betalannfy in seiner Systemlehre, er argumentiert aber kybernetisch: er spricht von lebenden (autopoietischen) Maschinen, die operationell geschlossen sind.
Als Selbstorganisation bezeichnet man Prozesse, die wie die Autopoiese zu höheren strukturellen Ordnungen führen, ohne dass ein Prozessor/Operator erkennbar ist. Ein exemplarisches Beispiel ist der Laserstrahl, anhand dessen die Theorie von H. Haken auch entwickelt wurde .
Der Radikale Konstruktivismus wurde von Ernst von Glasersfeld entwickelt. Er hat dabei die Arbeiten von Jean Piaget radikal interpretiert und kybernetisch reformuliert. Die Denkweise von J. Piaget war implizit kybernetisch und explizit epistemologisch. Die radikale Interpretation führt zu einer Theorie, die eng verwandt mit der Systemtheorie 2. Ordnung ist. E. von Glasersfeld argumentiert insbesondere auch mit der operationellen Geschlossenheit von Systemen. In der vulgären Variante des Radikalen Konstruktivismus wird die Systemtheorie weggelassen, dafür über die Wirklichkeit der Wirklichkeit "philosophiert".
Als System Dynamics bezeichnet man die Modellierung mit Regelkreisen. Bekannt gemacht hat das Verfahren Jay W. Forrester durch das Weltmodell "WORLD 3", anhand dessen in der Club of Rome-Publikation "Limits to Growth" (Die Grenzen des Wachstums, Dennis L. Meadows 1972) der globale Rohstoffverbrauch prognostiziert wurde.
Fachspezifische Erweiterungen der Kybernetik
- Technologische Kybernetik (Automatik, Informatik, Systemtheorie der Technik)
- Biologische Kybernetik (biologische Autopoiesis, Biokybernetik)
- Sozietale Kybernetik (Sozialkybernetik)
Soziologische Systemtheorie
Als wichtigste Vertreter der Soziologischen Systemtheorie gelten Talcott Parsons (handlungstheoretische Systemtheorie) und Niklas Luhmann (kommunikationstheoretische Systemtheorie).Systemtheorie bei Parsons:
Der soziologische Systembegriff geht auf Talcott Parsons zurück. Parsons betrachtet dabei Handlungen als konstitutive Elemente sozialer Systeme. Er prägte den Begriff der strukturell-funktionalen Systemtheorie.
Erweiterung und Neuformulierung durch Luhmann:
Luhmann unterscheidet drei besondere Typen sozialer Systeme: Interaktionssysteme, Organisationssysteme und Gesellschaftssysteme. Die Gesellschaft ist dabei ein System höherer Ordnung, ein System "anderen Typs". Sie umfasst die anderen Systeme, ohne dass sie in ihr aufgehen.
Theorie komplexer Systeme
Die neueste Strömung ist die Theorie komplexer Systeme (Vertreter u.a. Stuart Kauffman). Ein komplexes System ist dabei ein System dessen Eigenschaften sich nicht vollständig aus den Eigenschaften der Komponenten des Systems erklären lassen. Komplexe Systeme bestehen aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen und interagierenden Teilen, Entitäten oder Agenten.- Komplexe Adaptive Systeme
Die Theorie der Komplexen adaptiven Systeme beruht vorwiegend auf den Arbeiten des Santa Fe Institute. Komplexe adaptive Systeme (John H. Holland, Murray Gell-Mann, Harold Morowitz, W. Brian Arthur) Diese neue Komplexitätstheorie, die Emergenz, Anpassung, und Selbstorganisation beschreibt, basiert auf Agenten und Computersimulationen, die Multiagentensysteme (MAS) einschließen, die zu einem wichtigen Instrument bei der Erforschung von sozialen und komplexen Systemen wurden.
Verwandte Gebiete
Diese vier Hauptrichtungen haben Vorläufer, Unterabteilungen, Entwicklungen, Anwendungen in den Fachdiziplinen.
Informationstheorie
Die Informationstheorie wurde entwickelt von Claude Shannon und Warren Weaver, wichtige Begriffe sind: Information, Entropie, Informationsübertragung, Datenkompression, Kodierung, Kryptographie, Komplexitätstheorie.
Chaostheorie
(David Ruelle, Edward N. Lorenz, Mitchell Feigenbaum, Steve Smale, James A. Yorke) Die Chaostheorie beschäftigt sich mit bestimmten nichtlinearen dynamischen Systemen, die eine Reihe von Phänomenen aufweisen, die man Chaos nennt. Eines dieser Phänomene ist der Schmetterlingseffekt, der besagt, dass kleine Änderungen unerwartet große Effekte haben können. Benannt wurde der Effekt nach Edward N. Lorenz. Weitere Vertreter sind Benoit Mandelbrot und Henri Poincaré. Chaotische Systeme seien ihrer Meinung nach zum Beispiel Wetter, Klima, Plattentektonik, Turbulenz, Wirtschaftskreisläufe, Internet und das Bevölkerungswachstum.Katastrophentheorie
Die Katastrophentheorie (René Thom, E.C. Zeeman) ist ein Zweig der Mathematik, der sich mit den Verzweigungen von dynamischen Systemen beschäftigt, beschreibt plötzliche Veränderungen, die sich aus kleinen Veränderungen von Umständen ergeben.Konnektionismus
Der Konnektionismus versteht ein System als Wechselwirkungen vieler vernetzter, einfacher Einheiten. Die meisten konnektionistischen Modelle beschreiben die Informationsverarbeitung in Neuronennetzen. Sie bilden eine Brücke zwischen biologischer Forschung und technischer Anwendung.
weitere
- Medizinische Kybernetik
- Medizinische Systemtheorie
- Dialektische Systemtheorie
- Theorie der dissipativen Systeme: Ilya Prigogine (*1917)
Universalitätsanspruch
Ein Charakteristikum dieser theoretischen Ansätze ist der Anspruch, eine formale Theorie zu erarbeiten, die möglichst umfassend anwendbar ist. Dieser Anspruch geht vor allem aus Bertalanffys Werk "Allgemeine Systemtheorie" hervor: "Wenn wir .. den Begriff des Systems entsprechend definieren, so finden wir, daß es Modelle, Prinzipien und Gesetze gibt, die für verallgemeinerte Systeme zutreffen, unabhängig von der Natur dieser Systeme." Auch heute ist es diese Ausrichtung, die systemtheoretische Ansätze attraktiv erscheinen lässt, auch wenn das Ziel bislang unerreicht ist. So verbindet etwa das Santa Fe Institute mit seiner "Theorie komplexer adaptiver Systeme" einen universellen Erklärungsanspruch. Auch die "Theorie Sozialer Systeme" Niklas Luhmanns teilt diese Ausrichtung.
Begriffe der Systemtheorie
Der zentrale Grundbegriff der Systemtheorie ist das System (nach gr. to systeme = Zusammenstellung). Die Annahme, es gäbe Systeme, kann quasi als Grundaxiom dieses Ansatzes betrachtet werden.
Ein System ist etwa wie folgt definiert:
1. Ein System ist begrenzt und abgrenzbar (System/Umwelt-Differenz). Es besteht aus einer Systemgrenze ("Boundary"), einem Systemkern, Systemelementen, dem Zusammenwirken dieser Elemente sowie aus Energie oder Signalen. Wird etwas über die Systemgrenzen hinweg transportiert ist dieses System ein offenes, sonst ein geschlossenes System. Alles außerhalb der Systemgrenze Liegende ist nicht Teil des Systems, sondern dessen Umwelt.
2. Ein System ist eine Menge von Elementen, die in einem abgegrenzten oder abgrenzbaren Bereich so zusammenwirken, dass dabei ein vollständiges, sinnvolles, zweck- und zielgerichtetes Zusammenwirken in einem funktionellen Sinne erzielbar wird.
3. Aufbau und Funktionsweise eines Systems hängen von dem Standpunkt des Betrachters ab.
Siehe auch: Rückkopplungsschleife, Kontingenzreduktion, Autopoiesis, Information, Kodierung, Selbstorganisation, doppelte Kontingenz, Systemdenken, Soziales System, Systemfehler, Systemregeln, Systemanalyse
Beispiele
Im folgenden einige Beispiele für systemtheoretisches Denken aus der Ingenieurswissenschaft. Diesen Beispielen ist gemein, dass sie sich mit derselben Art von Differentialgleichungen lösen lassen. Diese Verwendung eines universellen Werkzeugs zur Lösung verschiedener, zunächst nicht verwandt erscheinender Problemen ist Teil des "systemtheoretischen" Denkens.
- Beschreibung von Schwingungen (und deren Fortpflanzung), z.B.
- Luft (Akustik),
- Wärme (Thermodynamik),
- Elektronen (Elektrotechnik),
- elektromagnetische Wellen,
- quantenmechanische Objekte (im Sinne der Schrödinger Wellenmechanik),
- Geräten (z.B. mechanischen Federn),
- Beschreibung des Verhaltens elektrischer Schaltkreise,
- Beschreibung mechanischer Vorgänge (z.B. Verteilung von Kräften).
Siehe auch
- Systemwissenschaft
- Synergetik
- Komplexes System
- Systemische Organisationsberatung
- Soziologische Systemtheorie
Literatur
- 1948: Norbert Wiener Cybernetics or Control and Communication in the Animal and the Machine, (Hermann Editions in Paris;
- 1949: Ludwig von Bertalanffy, Zu einer allgemeinen Systemlehre, Biologia Generalis, 195:114-129.
- 1949: Claude Shannon, Warren Weaver, A mathematical theory of communication, Illinois, 1949, ISBN 0252725484
- 1956: William Ross Ashby: Introduction to Cybernetics
- 1957: Bertalanffy, Ludwig von: Allgemeine Systemtheorie; Deutsche Universitätszeitung 1957, Heft 12, S. 8-12
- 1968: Ludwig von Bertalanffy, General System Theory New York, 1968; 1976 erweiterte Auflage
- 1969: George Spencer-Brown, Laws of Form, 1969, ISBN 0045100284
- 1980: Humberto R. Maturana, Francisco J. Varela, Autopoiesis and Cognition The Realization of the Living, Auflage 1991, ISBN 9027710163
- 1984: Niklas Luhmann, Soziale Systeme. Grundriß einer allgemeinen Theorie, 1984, neue Auflage 2001, ISBN 3518282662
- 1987: Jurgen Ruesch, Gregory Bateson, Communication: The Social Matrix of Psychiatry, 1987 (Neuauflage), ISBN 039302377X
- 1987: Ernst von Glasersfeld: Wissen, Sprache, Wirklichkeit
- 1988: Rapoport, Anatol: Allgemeine Systemtheorie, Darmstädter Blätter, Darmstadt 1988
- 1993: Heinz von Foerster: Wissen und Gewissen, Suhrkamp
- 1995: Heinz von Foerster, Cybernetics of Cybernetics, The Control of Control and the Communication of Communication, ISBN 0964704412
- 1996: David J. Krieger, Einführung in die allgemeine Systemtheorie, Stuttgart, ISBN 3825219046
- 1997: Niklas Luhmann, Die Gesellschaft der Gesellschaft, 2 Bde., Frankfurt, ISBN 351858247X
- 1998: Biggart, John; Dudley, Peter; Alexander Bogdanov and the Origins of Systems Thinking in Russia; The Proceedings of a Conference at the University of East Anglia, January 1996,1998 Ashgate Publishing Group; ISBN 185972678X
- 1998: Norbert Bischof, Struktur und Bedeutung. Eine Einführung in die Systemtheorie für Psychologen, (2. Aufl.), ISBN 3456830807 (mit einer Einführung in die Methoden der mathematischen Systemanalyse - einschließlich Z-Transformation - nur mit Abiturmathematik als Voraussetzung)
- 1999: Helmut Willke, Systemtheorie, I. Grundlagen, II. Interventionstheorie, III. Steuerungstheorie, Stuttgart 1999, 2000, 2001, ISBN 3825211614, ISBN 3825218007, ISBN 3825218406
- 2001: Gerald M. Weinberg, An Introduction to General Systems Thinking, 2001 (25th Anniversary Edition), ISBN 0932633498
- 2002: Dirk Baecker, Wozu Systeme?, ISBN 3931659232
- 2002: Heinz von Foerster, Understanding Systems: Conversations on Epistemology and Ethics,ISBN 0306467526
- 2003: Andreas Häuslein, Systemanalyse, ISBN 3800727153
- 2003: Dieter M. Imboden, Sabine Koch, Systemanalyse, Berlin, ISBN 3540439358
- 2003: Christian Schuldt, Systemtheorie, Hamburg: Europäische Verlagsanstalt, ISBN 3434461841
- 2004: Bernhard Poerksen, The Certainty of Uncertainty, ISBN 0907845819
- 2004: Thomas Frey, Martin Bossert, Signal- und Systemtheorie, ISBN 3519061937
- 2004: Niklas Luhmann, Dirk Baecker, Einführung in die Systemtheorie, ISBN 3896704591
- 2005: Dirk Baecker (Hrsg.), Schlüsselwerke der Systemtheorie, Wiesbaden, ISBN 3531140841
- 2005: Michael Gerth, Luhmann für Einsteiger. Multimediale Einführung in die Systemtheorie von Niklas Luhmann, Software *
- 2006: Andrey Korotayev, Artemy Malkov, and Daria Khaltourina, Introduction to Social Macrodynamics: Compact Macromodels of the World System Growth, Moscow: Editorial URSS, ISBN 5484004144
Weblinks
- Geschichte des Systemdenkens und des Systembegriffs
- Crashkurs konstruktive Systemtheorie
- Systemtheorie Hausarbeit
- Glossar zentraler Begriffe der Systemtheorie
- Skriptum Einführung in die Systemtheorie, Universität Osnabrück
- Systemwissenschaft an der Universität Osnabrück
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