Theorie soziotechnischer Systeme Thomas Herrmann Informatik und Gesellschaft FB Informatik Universität Dortmund iundg.cs.uni-dortmund.de.

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1 Theorie soziotechnischer Systeme Thomas Herrmann Informatik und Gesellschaft FB Informatik Universität Dortmund iundg.cs.uni-dortmund.de

2 Vergleich mit anderen Ansätzen
Überblick Systemtheoretischer Hintergrund Merkmale der neueren Systemtheorie Eigenschaften sozialer Systeme im unterschied zu technischen Systemen und zu kognitiven Systemen Systemtheoretische Sicht auf wichtige Grundbegriffe und -patterns Modellierungsbezogene Erkenntnistheorie (Konstruktivismus) und Paradoxien Methodologie der Gestaltung soziotechnischer Systeme Querschnitts-themen Vergleich mit anderen Ansätzen Modellierung von Systemen G-Begriffe: Kommunikation, Lernen, Information, Wissen,... Patterns: Kommuniaktion, wissensmaangement

3 Motivation, Aufgabe der heutigen Sitzung
Gesucht wird eine Liste der Eigenschaften von dynamischen (!) Systemen, die für die verschiedensten Typen von Systemen (also auch für sozio-technische) zutreffen und sich zunächst auf der Basis der Aussagen zu allgemeiner Systemtheorie, Kybernetik und Luhmann ableiten lassen. Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden. Nächster Schritt: Liste der Eigenschaften, anhand derer sich technische, soziale und kognitive Systeme unterschieden lassen.

4 Stand der Dinge I Aufbau aus Elementen: Systeme setzen sich aus Elementen zusammen, 1.1 Begrenzte Auflösbarkeit: die Elemente fungieren im Rahmen des gegebenen Systemtyps als nicht weiter zerlegbare Einheiten. Zusammenfassung zu Sub-Systemen: Elemente eines Systems lassen sich zu Sub-Systemen zusammenfassen 2.1 Systemdifferenzierung: die Sub-Systeme eines Systems stehen in einer System-Umwelt-Beziehung zueinander 2.2 Hierarchisierung: Es besteht die Tendenz, dass die Zerlegung in Sub-Systeme hierarchisch aufgebaut ist. Relationen: Alle Konstituenten eines Systems (Elemente, Sub-Systeme, Eigenschaften, Relationen, Zustände) können untereinander in Beziehung stehen, d.h. z.B. irgendwie voneinander abhängen, untereinander geordnet sein etc. 1.1 Begrenzte Auflösbarkeit: die Elemente fungieren im Rahmen des gegebenen Systemtyps als nicht weiter zerlegbare Einheiten. 2.1 Systemdifferenzierung: die Sub-Systeme eines Systems stehen in einer System-Umwelt-Beziehung zueinander 2.2 Hierarchisierung: Es besteht die Tendenz, dass die Zerlegung in Sub-Systeme hierarchisch aufgebaut ist. Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

5 Stand der Dinge II Einheit: Die Gesamtheit alle Relationen charakterisiert das System als abgegrenzte Einheit gegenüber seiner Umwelt und damit den in ihr enthaltenen anderen Systemen. Die Einheit hat Eigenschaften, die ihre Konstituenten nicht haben. Eigenschaften (Attribute): Systeme haben Eigenschaften, deren Ausprägung (Wert) in ihrer Umwelt beobachtbar sind (externe), oder zwischen ihren Sub-Systemen (interne). Alle Konstituenten (Elemente, Sub-Systeme, Eigenschaften, Relationen, Zustände) eines Systems haben Eigenschaften 5.1 Dynamische Eigenschaften, Aktivität: Bestimmte Eigenschaften verändern mit der Zeit ihre Ausprägung 5.2 Invariante Eigenschaften: Eigenschaften, die sich nicht zeitabhängig ändern, insbesondere auch zeitlich invariante Relationen zwischen den zeitabhängigen Werten (Verhalten, statistisch beschreibbar). 5.3 Input/Output: Eigenschaften des einen Systems bewirken Änderungen bei Eigenschaften des anderen. (relative Offenheit/Geschlossenheit) Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

6 Stand der Dinge III Zustände: Wertebelegungen der Eigenschaften eines Systems lassen sich zu Zuständen zusammenfassen, Änderungen von Werten zu Zustandsübergängen. Homogenität: Das System konstituiert sich aus Elementen, die gleichartig sind. D.h, dass sie alle die gleichen Eigenschaften haben, bzgl. derer sie auch in Relation zu einander stehen. Selbstbezug: Sub-Systeme ähneln ihren Super-Systemen, Output eines Systems wird zu seinem Input, die Differenz zwischen System und Umwelt wird system-intern als Orientierung verwendet. Zielorientierung: System streben Zustandsübergänge an, die ihrem Ziel bzw. Zweck entsprechen kann, der auch in ihnen selbst liegen kann und sich auch als angestrebtes Gleichgewicht beschreiben lässt. Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

7 Systemisches Denken – erster Anlauf
Zusammensetzung des Systems und interne System/Umwelt-Differenzierung sowie Hierarchien verstehen Die unterschiedlichen Arten von Zusammenhänge (Relationen) erkennen, die das System „zusammenhalten“. Was macht das System zu einer Einheit gegenüber der Umwelt. Eigenschaften identifizieren und insbesondere zwischen veränderbaren und invarianten differenzieren. Input/Output unterscheiden können. Verstehen, welche Zustandsübergänge es im System gibt, ob und ggf. wie sie bewirkt werden können und welche Größen sich dadurch ändern. Gleichartigkeitsanforderung erkennen Prozesse der Selbstbezüglichkeit verstehen Ziel- oder Gleichgewichtszustände erkennen Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

8 Eigenschaften und Relationen
Relationen, die Elemente miteinander koppeln – und sie damit zu einem Ganzen miteinander verbinden - müssen sich auf gemeinsame Eigenschaften dieser Elemente beziehen. Es gibt verschiedene Relationen  Relationen müssen Eigenschaften haben, um sie zu unterscheiden. Wenn man Eigenschaften mit Relationen beschreiben will, kommt man in einen infiniten Regress. Dem kann man nur entgehen, wenn man die Eigenschaften beschreibenden Relationen außerhalb des betrachteten Systems ansiedelt (vergl. Ropohl95) Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

9 System-Gesetzmäßigkeiten (Ropohl95, 189)
In erster Näherung freilich scheinen mir die folgenden Gesetzesaussagen plausibel: Das System ist mehr als die Menge seiner Elemente (weil erst die Menge der Relationen die besondere Systemqualität bestimmt)(???) Das System ist auf seiner eigenen Hierarchieebene nicht vollständig beschreibbar (Prinzip des ausgeschlossenen Reduktionismus) Die Struktur des Systems bestimmt seine Funktion Die Funktion des Systems kann mit verschiedenen Strukturen erzeugt werden. Das erste Gesetz macht keinen Sinn Letzter Satz läuft auf die physical system hypothesis hinaus Gibt die Brücke zur Kybernetik

10 Systeme und Kybernetik (Krieger96,21f)
Nicht nur Maschinen, sondern alle Systeme sind kybernetische Modelle... Flechtner,70, Grundbegriffe der Kybernetik: „Sicherlich kann man Maschinen und Organismen, die Menschen und ihre Gemeinschaft auch als Systeme ansehen ... also abstrakt gesprochen: strukturierte Systeme, die sich zu anderen Systemen irgendwie verhalten, somit nicht starre, sondern dynamische Systeme sind. ... Kybernetik ist die allgemeine, formale Wissenschaft von der Struktur, den Relationen und dem Verhalten dynamischer Systeme[S.10]“ Zurück zu Luhmanns Forderung nach Verschiedenheit

11 Kybernetik (Wiener63,80) Die vielen Automaten des gegenwärtigen Zeitalters sind mit der äußeren Welt für den Empfang von Eindrücken und für die Verrichtung von Handlungen verbunden. Sie enthalten Sinnesorgane, Geber und das Äquivalent eines Nervensystems, um das Übertragen der Information vom einen zum anderen zu gewährleisten. Sie lassen sich selbst sehr gut in physiologischen Ausdrücken beschreiben.... Es ist natürlich klar, daß die Beziehung Eingang-Ausgang in der Zeit konsekutiv ist und eine Vergangenheits-Zukunftsordnung einschließt. Vielleicht ist nicht so klar, daß die Theorie der sensitiven Automaten eine statistische ist. Zurück zu Luhmanns Forderung nach Verschiedenheit

12 Relevanz der Kybernetik
Mit der Kybernetik beginnt sich die allgemeine Systemtheorie durchzusetzen. Grundidee ist, dass dieselben Prinzipien – etwa Steuerung durch Rückkopplung, Selbstbezüglichkeit – bei allen Arten von Systemen relevant sein können. Pro: Die Idee, soziale, kognitive und technische Systeme zu einem kombinierten Systemtyp zu kombinieren, wird dadurch denkbar. Contra: Es gibt prinzipielle Unterschiede zwischen sozialen und technischen Systemen, wegen derer es sinnvoll ist, die Attribut „soziotechnisch“ zu verwenden, anstatt einfach von Systemen zu sprechen

13 Ganzheit und Teile (Luhmann94, 20)
… Ganzheiten die aus Teilen bestehen. Das Problem dieser Tradition war, dass das Ganze doppelt gedacht werden mußte: als Einheit und als Gesamtheit der Teile; aber damit war nicht geklärt, wie das Ganze, wenn es nur aus Teilen plus Surplus bestehe, auf der Ebene der Teile als Einheit zur Geltung gebracht werden könne. Was unterschiedet die letzten beiden Sätze? Tafelbild: 7 Teile, 4 werden zueinander relationiert.

14 Differenz von System und Umwelt (Luhmann94, 22)
Im ersten Schub wird die traditionelle Differenz von Ganzem und Teil durch die Differenz von System und Umwelt ersetzt. ... Systemdifferenzierung ist nichts anderes als die Wiederholung der Differenz von System und Umwelt innerhalb von Systemen ... Danach besteht ein differenziertes System (das Teilsysteme beinhaltet) nicht mehr einfach aus einer gewissen Zahl von Teilen und Beziehungen zwischen Teilen; es besteht vielmehr aus einer mehr oder weniger großen Zahl von operativ verwendbaren System/Umwelt-Differenzen, die jeweils an verschiedenen Schnittlinien das Gesamtsystem als Einheit von Teilsystemen und Umwelt rekonstruieren. Vor zum diagramm

15 System vs. Umwelt Umwelt System_1 System_4 Sub-System_1 Sub-System_2

16 Umwelt (Luhmann94, 36f) Die Umwelt erhält ihre Einheit erst durch das System und nur relativ zu dem System. Sie ist ihrerseits durch offene Horizonte, nicht jedoch durch überschreitbare Grenzen umgrenzt, sie ist selbst also kein System. Sie ist für jedes System eine andere, da jedes System nur sich selbst aus seiner Umwelt ausnimmt.... Eine der wichtigsten Konsequenzen ... ist: daß man zwischen der Umwelt eines Systems und Systemen in der Umwelt dieses Systems unterscheiden muss. Vor zum Diagramm

17 Umwelt System vs. Umwelt System_1 System_4 E4 Sub-System_1

18 Hierarchische Zerlegung (Luhmann94, 38ff)
Seit den 60er Jahren gibt es die Tendenz, Systemdifferenzierung als Hierarchie zu beschreiben. [Gemeint ist]... daß Teilsysteme wiederum Teilsysteme ausdifferenzieren können und daß auf diese Weise ein transitives Verhältnis des Enthaltenseins im Enthaltensein entsteht. [Herbert A. Simon: The Sciences of the Articificial]… Hierarchisierung wäre danach ein Sonderfall von Differenzierung... Man kann jedoch davon ausgehen, daß die Evolution Komplexität mehr oder weniger zwangsläufig in die Form von Hierarchie bringt. ??? Zurück zum Diagramm

19 Dekomposition (Luhmann94, 38ff)
Es gibt deshalb zwei verschiedene Möglichkeiten, die Dekomposition eines Systems zu betrachten. Die eine zielt auf die Bildung von Teilsystemen (oder genauer: internen System/Umwelt-Beziehungen) im System. Die andere dekomponiert in Elemente und Relationen. Zurück zum Diagramm

20 Elemente (Luhmann94, 43) Ein Element ist also jeweils das, was für ein System als nicht weiter auflösbare Einheit fungiert. „Nicht weiter auflösbar“ heißt zugleich: daß ein System sich nur durch Relationieren seiner Elemente konstituieren kann, nicht aber durch deren Auflösung und Reorganisation.... Elemente sind Elemente nur für die Systeme, die sie als Einheit verwenden, und sie sind es nur durch diese Systeme. Eine der wichtigsten Konsequenzen ist: daß Systeme höherer (emergenter) Ordnung von geringerer Komplexität sein können, als Systeme niederer Ordnung, da sie Einheit und Zahl der Elemente, aus denen sie bestehen, also und ihrer Eigenkomplexität unabhängig sind von ihrem Realitätsunterbau. Vergleiche Checklands Ebenen

21 Homogenität (Luhmann94, 23)
Immer schon hat man gefordert, daß Teile im Verhältnis zum Ganzen homogen sein müssten. Das bedeutet, daß Zimmer, aber nicht Bausteine, Teile des Hauses sind, und Kapitel, aber nicht Buchstaben, Teile des Buches.... Es gab kaum gesicherte Kriterien der Homogenität... In all diesen Hinsichten bietet die Theorie der System/Umwelt-Differenzierung bessere Analysemöglichkeiten; und zwar sowohl ein genaueres Verständnis von Homogenität als auch Verständnis für die Möglichkeiten, unterschiedliche Gesichtspunkte der Ausdifferenzierung von Teilsystemen zugleich zu verwenden. Zurück zum Diagramm

22 Selbstreferenz und Homogenität (Luhmann94, 67)
Selbstreferenz heißt auf der Ebene der Elemente: daß diese sich durch Rückbezug auf sich selbst miteinander verhaken und dadurch Zusammenhänge bzw. Prozesse ermöglichen. Dies kann jedoch nur bei hinreichender Gleichartigkeit der Elemente geschehen. Es kann deshalb, um dies an Extremfällen zu verdeutlichen, keine Systemeinheit von mechanischen und bewussten, von chemischen und sinnhaften-kommunikativen Operationen geben. Es gibt Maschinen, chemische System, lebende Systeme, bewusste Systeme, sinnnhaft-kommunikative (soziale) Systeme, aber es gibt keine all dies zusammenfassende Systemeinheiten.

23 Problem bzgl. sozio-technischer Systeme
Wie ist das Phänomen „sozio-technisches“ System möglich, wenn gefordert wird, dass es – wie jeder Systemtyp – aus gleichartigen, aus der Sicht des Systems nicht weiter zerlegbaren Elementen konstituiert wird? Welche Art grundlegender Elemente wären das? (vergl. dagegen die unterschiedlichen Basis-Elemente in SeeMe: Rolle, Aktivität, Entität)

24 Vorgriff auf Selbstreferenz (Luhmann94, 58&25)
Der Begriff Selbstreferenz bezeichnet die Einheit, die ein Element, ein Prozeß, ein System für sich selbst ist. Die Theorie selbstreferentieller Systeme behauptet, daß die Systeme in der Konstituierung ihrer Elemente und ihrer elementaren Operationen auf sich selbst Bezug nehmen. Systeme müssen, um sich selbst zu ermöglichen, eine Beschreibung ihres Selbst erzeugen und benutzen; sie müssen mindestens die Differenz von System und Umwelt systemintern als Orientierung und als Prinzip der Erzeugung von Informationen verwenden können. ...[Heinz von Foerster: On Self-Organizing Systems and Their Environment in: Marshall C. Yovits / Scott Cameron (eds.) Self-organizing Systems, Oxford 1960] siehe auch v. Foerster in Floyd et al. 92

25 Stand der Dinge Eigenschaften (Attribute) Aufbau aus Elementen
1.1 Begrenzte Auflösbarkeit Zusammenfassung zu Sub-Systemen 2.1 Systemdifferenzierung 2.2 Hierarchisierung Relationen Einheit Eigenschaften (Attribute) 5.1 Dynamische Eigenschaften, Aktivität 5.2 Invariante Eigenschaften 5.3 Input/Output Zustände Homogenität Selbstbezug Zielorientierung Die erste Definition kann in Relation zur Kybernetik gesehen werden.

26 Diskussions- und Klärungsbedarf erheben

27 Welche Beispiele von Systemen wollen wir näher in Betracht ziehen
computergestützte Lerngruppe Handlungssystem: Adoption von Technik Roboter in Menschenumgebung (z.B. Reinigungsroboter, Pflegeroboter, Haustier [oder zur Bekämpfung von Waldbränden im Verbund mit menschlichen Akteuren; TH]) Informatik Studierende Wirtschaft Unternehmensorganisation; Kunden als System [Zuordnung durch TH] Ameisenhaufen Kultur

28 Welche weiteren Fragen stellen sich? (TH vor dem 19.4.2001)
Verhältnis zwischen Klassen und Instanzen bei Systemen? Was haben die verschiedenen Arten von Systemen gemeinsam? Wie faßt man mit dem entwickelten Begriffen das Phänomen „Prozess“ und „Veränderung“? Was verbirgt sich genau hinter Checklands Differenzierung (Natural systems, Designed physical systems, Designed abstract systems, Human activity systems )? Hat die Kybernetik noch irgendeine Relevanz für sozio-technische Systeme? Wie verhalten sich „Systemtheorie“ und „systemisches Denken“ zueinander?

29 Welche weiteren Fragen stellen sich (19.4.01)
Eigenschaften: Lassen sie sich über Relationen darstellen, ist der Urstoff homogen (alle Elemente haben die gleiche Eigenschaften)  Eigenschaften als Vergleiche auffassen, nur über Relationen kann man eine Differenz herstellen, feststellen. Z.B. geht Messung nur über das „Verhalten“ von Elementen zueinander Einwand: Eine Relation ist irgendwie mehr, als ein Attribut. Gibt es Relationen, die man nicht als Attribut darstellen kann? Einwand: gleiche Eigenschaften bilden noch keinen Systemzusammenhang. Was wäre wenn es nur ein Element gebe. Seligieren und ordnen fällt in eins! Ist ein psychisches System überhaupt ohne soziales System denkbar, konstituierbar? Ist die Frage sinnvoll? Wie steht das im Verhältnis zu Sinn? Was ist ein psychisches System? Kann aus der Kooperation von Maschinen ein Emergenzsprung entstehen  neue Soziale Systeme? Macht das Sinn? Könnte man das merken? Die Arten der Systeme , -ebenen auf die Definition beziehen.

30 Welche weiteren Fragen stellen sich (26.4.01)
Auf welcher Ebene sind die funktionalen Aspekte anzusiedeln? Problem der operationalen Semantik – ist sie bei SeeMe gelöst? Wie lässt sich der Satz „Das Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile“ begründen, was hießt „mehr“? Wann spricht man von unterschiedlichen Strukturen? Wie unterscheidet man relevante von irrelevanten Aspekten der Systembeschreibung?

31 Literatur D.J.Krieger96 Einführung in die allgemeine Systemtheorie. München P.Checkland,81, Systems Thinking, Systems Practice. Chichester N. Luhmann94,Soziale Systeme, Frankfurt U. An der Heiden92 Selbstorgansiation in dynamischen Systemen. in Krohn& Küppers (27-56) W.Krohn&G.Küppers(Hrsg.)92: Emergenz. Die Entstehung von Ordnung, Organsation und Bedeutung. Frankfurt. M.Stadler/P.Kruse92 Zur Emergenz psychischer Qualitäten. in Krohn& Küppers ( ) H. von Foerster85, Sicht und Einsicht. Wiesbaden: Vieweg G. Ropohl79 Eine Systemtheorie der Technik. München/Wien G. Ropohl95 Eine Modelltheorie soziotechnischer Systeme in: Halfmann95 Technik und Gesellschaft Bd.8, Frankfurt/New York N.Wiener63(1. Aufl.48) Kybernetik Düsseldorf N.Wiener52 Mensch und Menschmaschine Frankfurt H.vFoerster&Floyd 92, Self-Organization and Software Development in Floyd et al. 92 Software Development and Reality Construction. Berlin u.a. (75-85) G. J. Klir: An Approach to General Systems Theory New York 1969

32 Welcher Art sind die Beziehungen zwischen den Elementen
funktionale Beziehungen, Ziele, wozu ... gegenseitiges Wahrnehmen strukturelle Eigenschaften : ist Teil von Einflußnahme einseitige,wechselseitige, bedingte Abhängigkeit (Macht) Abfolge, Kausalität Reiz Reaktion Kontrollfluss Chemische Reaktion ?

33 Verschiedene Arten von Systemen
Checkland,81,105 structures, frameworks Clock-works Control mechanisms Open systems Lower organisms Animals Man Socio-cultural systems Transcendental systems Checkland,81,112 Natural systems Designed physical systems Designed abstract systems Human activity systems Luhmann Maschinen Organismen soziale Systeme psychische Systeme Potentielle Beziehungen Klasse vs. Instantiierung Verhältnis System Umwelt natürliche, physikalische Systeme biologische Systeme technische Systeme Symbolsysteme kognitive Systeme soziale Systeme

34 Luhmann94, 14 Die Theorielage gleicht also eher einem Labyrinth als einer Schnellstraße zum frohen Ende