Системное мировоззрение. Теория и анализ

Пятигорский институт экономики и управления

Крайнюченко И.В. Попов В.П.

СИСТЕМНОЕ МИРОВОЗЗРЕНИЕ.

ТЕОРИЯ И АНАЛИЗ

Издательство ИНЭУ
Пятигорск 2005
УДК 65.012.1
ББК 65.050
К 78

Рецензенты
Антюхина А.В. доктор философских наук, профессор.
Узденова С.Б. доктор педагогических наук, профессор.

Крайнюченко И. В., Попов В. П. Системное мировоззрение. Теория и анализ. Учебник для вузов. – Пятигорск.: ИНЭУ, 2005. – 218 с.

Учебник обобщает и развивает основы «Теории систем». При изложение материала используется междисциплинарный подход. С точек зрения естествознания, философии, теории управления, теории принятия решений кратко и критически обсуждаются основные концепции системного мировоззрения, излагаются основные её достижения, обсуждаются спорные и устаревшие представления. В тексте учебника теория систем дополняется представлениями синергетики и концепциями глобального эволюционизма. Глава 7 полностью посвящена изучению основных приёмов анализа объектов как систем. В «Приложении» кратко освещаются основные концепции постнеклассической науки, использованные авторами для модернизации классической ОТС в синергетическую теорию систем (СТС).

ISBN 5-94912-012-4 © И. В. Крайнюченко, 2005
© В. П. Попов, 2005

Оглавление

Предисловие......................................................5

1. Гносеологические основания системного
мировоззрения..........................................................8

2. История развития системного мировоззрения..........48

3. Определение понятия «система»..............................64

4. Элементы систем и синергетическая теория
систем (СТС)............................................................77
4.1. Концепции синергетики в ОТС....................................84

5. ОТСС – общая теория системных связей..................96
Отношения............................................................ 104
Каналы связей................................................... 106
Эволюция системных связей................................... 109

6. Свойства систем....................................................118
6.1. Свойства, связанные со строением систем......... 118
6.2. Свойства, связанные с функционированием систем....123
6.3. Динамические свойства систем.................................129
6.4.Изменчивость и развитие систем...............................132
6.5.Биологические системы............................................136
6.6.Социальные системы................................................140
Техногенные, человеко – машинные системы.....................141

7. Системный анализ....................................................156
Анализ проблемы.........................................................160
7.2. Определение системы.............................................161
7.3. Оценка эффективности функционирования
системы (диагностика) ...........................................163
7.4. Определение стратегических целей развития
системы ...............................................................166
7.5. Разработка альтернатив достижения цели.................169
7.6 .Методы поиска решений.........................................172
7.7. Типы задач и стратегии поиска решений.....................176
7.8. Метод «И – ИЛИ» дерева целей..............................177
7.9. Операционное «И – ИЛИ» дерево............................180
7.10. Этапы движения вниз от нулевого этажа..................182
7.11. Пример построения «И – ИЛИ» дерева.....................183

Приложение
1. Энтропия................................................................192
2. Управление и самоорганизация.................................199
3. Глобальный эволюционизм.......................................206
4. Синергетика............................................................211

ПРЕДИСЛОВИЕ

Человечество тысячелетиями накапливало и передавало свой опыт следующим поколениям. Для каждого нового поколения объем ретроспективных знаний лавинообразно нарастал, и усвоение его в полном объёме становится не возможным. Человеческой жизни недостаточно, чтобы охватить все знания. Частичный выход из тупиковой ситуации был найден в специализации образования (освоение только части профессионально необходимых знаний). Поэтому в настоящее время универсально образованных людей очень мало.
Наука постоянно меняется. Академик В. А. Садовничий утверждает: «В фундаментальной науке эпохальные прорывы, её развитие практически всегда связаны со снятием тех или иных устоявшихся убеждений, в том числе и заблуждений. ... Наука не терпит раз и навсегда установленных запретов и ограничений».
В конце ХХ веке стало очевидным, что «линейного, устойчивого развития» ждать не приходится. Линейное прогнозирование себя не оправдало. Современный холистический взгляда на мир показал опасность упрощения мира, свойственного классической науке. Постнеклассическая наука со своей новой системой парадигм стала рассматривать мир как нелинейный, неравновесный, многомерный, а процессы как необратимые, хаотичные.
Чтобы не создавать антропогенные кризисы, общество должно согласовывать свои действия с законами развития мира. Нужно прогнозировать будущие кризисы и принимать упреждающие меры, не ждать когда "грянет гром".
Динамика науки приводит к быстрому устареванию узких профессиональных знаний. Бывшие студенты, не связавшие свою жизнь с наукой, остаётся на всю жизнь хранителями «научных рудиментов», мифов, полученных в образовательном процессе. И не только хранителями, но и ретрансляторами для своих детей. Достаточно напомнить, что модель плоской Земли держалась в сознании людей более двух тысяч лет.
Но новейшие достижения науки не скоро попадают в учебники. Пока идет пересмотр устаревших знаний, образовательные учреждения продолжают традиционное обучение. Инерция может длиться десятки лет, т.к. опубликованные учебники продолжают «работать» очень долго. Написание новых учебников, их издание является процессом медленным и неуспевающим за развитием науки. Их читают больше, чем журнальные инновационные сообщения, доступные только профессионалам.
В отличие от профессиональных знаний концептуальные, холистические знания устаревают медленнее. Поэтому задачей образовательного процесса является не только перенос информации (знаний) от предшествующего поколения к новому, но также обучение технологиям приобретения знаний, развитию творческих способностей, критическому отношению к сложившимся парадигмам, способности прогнозировать.
Указанная проблема преодолима, если лекторы внесут инновации и сомнения прямо в текст лекций, корректируя устаревшие учебники. Сознание учащихся следует готовить к мысли, что все знания являются упрощенными моделями реального мира и наступит время, когда их придётся пересматривать, отказываясь от догм и научных запретов. Для этого должны вестись дискуссии вокруг намеченных противоречий и «крамольных» мыслей. Дискуссионные материалы обязательно должны входить в стандартные программы обучения. Тогда студенты будут требовать от преподавателей комментариев и объяснений, а преподаватели будут вынуждены выходить за рамки общепринятых догм, стимулируя свой научный «рост».
Итак, одной из проблем современного образования является узкая специализация многих прикладных наук. Образование должно строиться на основе интеграции разных дисциплин, создавая ощущение цельного, системно связанного мира. Структура знаний должна строиться по схеме - «концептуально о всем и конкретно о профессии».
Необходим переход к целостному (холистическому) изучению природы и человеческого общества. Такой переход требует преодоления многих мировоззренческих и психологических барьеров, сформировавшихся в результате разрозненного развития отдельных прикладных дисциплин. Возникает важная проблема создания единой научной базы для формирования у студента гармоничного взгляда на развивающийся Мир.
Для полноценного «видения» очень большого объекта необходимо менять точки зрения, т.е. перемещаться в пространстве. Исследователю, ученому, студенту также необходимо перемещаться в пространстве разных знаний, разных точек зрения, синтезируя многомерную картину мира. В связи с этим в естественнонаучном цикле появляются дисциплины и новые учебные специальности, которые пытаются освещать Мир с разных сторон (концепции современного естествознания, теория систем, экология, эпистемология).
Очевидно, что в высшем образовании назрела острая необходимость перевода преподавания на своеобразный метаязык, понятный как гуманитарию, так и слушателю естественно научного цикла. Знанием, связующим все читаемые в высшей школе дисциплины, может служить, например, теория систем и относительно недавно появившаяся новая наука – синергетика. Её основоположник Г. Хакен так охарактеризовал эту науку: «Я назвал новую дисциплину «синергетикой» не только потому, что в ней исследуется совместное действие многих элементов, но и потому, что для нахождения общих принципов, управляющих самоорганизацией, необходимо кооперирование многих различных дисциплин». Сказанное означает, что современный образовательный процесс целесообразно построить как процесс кооперативного (синергического) взаимодействия многих учебных дисциплин. Перенос методов одной науки в другую создаёт эффект «расширения» сознания, развивает умение «заглядывать за горизонт».
В связи с рассмотренными проблемами настоящий учебник обобщенно и критически рассматривает современное состояние «Общей теории систем», дополняя её достижениями синергетики.

1. ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ СИСТЕМНОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ

Всякий теоретически мыслящий человек во все эпохи создавал системы. Примерами могут служить философская система Платона, логическая система Аристотеля, философская система Гегеля, трансцендентальный идеализм Канта, астрономические системы Птолемея, Кеплера, Галилея.
Наиболее интенсивно системные представления развивались с 18 века. Спиноза толковал логику, как атрибут природного целого, способ выражения всеобщего порядка и связи вещей, рассматривая тело и его окружение как системное целое [1]. Маркс и Энгельс продолжали развивать эту мысль: «Вся доступная нам природа образует некоторую совокупную связь тел, причем мы понимаем здесь под словом тело все материальные реальности, начиная от звезды и кончая атомом [2]. Сформировалась диалектика как наука о наиболее общих законах развития.
Картезианская наука (Декарт) полагала, что в любой сложной системе поведение целого может быть выведено из свойств его частей. И сегодня известно, что человек состоит из тех же материальных частиц, что и неживая природа, всё живое и неживое вещество составляют единый связанный комплекс [3,4]. Но современная наука пришла к мысли, что живые объекты нельзя понять только посредством анализа. Свойства частей могут быть поняты только в контексте целого.
Именно так мыслил Спиноза [1, 5], который справедливо считал, что в человеке мыслит та же материя, которая простирается вокруг. Существуют не два противоположных предмета: тело (природа) и мышление, а есть одно мыслящее тело. Очевидно, мышление можно понять только в контексте целого, в контексте всего материального мира. В настоящее время такой подход к изучаемому объекту используется в системном анализе.
Обязательно приходится учитывать, что субъект (например, человек) органически связан с той средой, которую изучает. Любое изучение всегда есть вмешательство. Человек, вошедший в лес, своим присутствием изменяет природное равновесие, которое было до его появления. Любой прибор, датчик, инструмент также оказывает влияние на поведение изучаемого объекта.
В классической науке стремились минимизировать эффект присутствия наблюдателя, чтобы получить «объективную» картину мира. В постклассической науке отсутствие субъекта в исследовательской системе считается недостатком. Именно парадигма «присутствия» привела к пересмотру онтологического статуса понятия «система». Система из объекта превратилась в модель объекта.
Развитие науки привело к пониманию того, что поведение сложного объекта редко удается объяснить изменением одного параметра. Изменение одного параметра обычно вызывает изменение множества других, которые в свою очередь влияют на первый параметр. Исследования в физике облегчаются, благодаря возможности уменьшения в эксперименте числа независимых переменных. Но такие средства неприменимы в биологии, психологии, социологии, т.к. в этих науках невозможно (очень трудно) избавиться от совокупности связанных между собой переменных. Поэтому остро стал вопрос о новой методологии, способной сменить классический подход.
В ХХ века новое звучание получила старая идея, что целое больше суммы своих частей [6]. Под целостностью необходимо понимать принципиальную несводимость свойств системы к сумме свойств, составляющих её элементов, т.е. система обладает свойствами «целого, мыслимого как многое» [7]. Целостность выражает внутреннее единство объекта, воспринимающегося как единое целое. Целостность означает, что изменение любого элемента оказывает воздействие на все другие элементы системы.
Целостность стала называться системой, а целостное видение (понимание) некоторой реальности – системным мышлением. Наряду с понятием «целостность» появился термин «холизм», означающий широкий философский взгляд на различные явления, который часто противопоставляют «редукционизму». Редукционизм реализуется в классической, картезианской науке, считавшей, что знание частей даёт возможность познать целое. Системный подход предполагает сочетание редукционизма (анализ) и холизма (синтез).
Целенаправленное применение понятия «система» для познавательных целей стало называться системным подходом. А вся совокупность исследований, включающая системную проблематику - системными исследованиями.
Целью настоящего учебного пособия является раскрытие происхождения (генезис) системного мышления и его значения для познания мира и практической деятельности.
Наука, которая занимается изучением способов и возможностей познания, получила название «гносеология». Системный подход и системные исследования являются предметом гносеологии. Гносеология утверждает, что мы изучаем внешний мир через его отражение в сознании. Для неё характерно соединение научной картины мира и веры, логических и иррациональных принципов. Неокантианцы считают рациональный рассудок не единственным способом познания мира (например, есть подсознание, интуиция, ощущения, вера, мифологическое сознание).
Чем отличаются системные исследования от традиционных классических исследований? Отвечая на этот вопрос, У. Эшби подчёркивал, что «наука прошлого была почти исключительно аналитической, тогда как теория систем ставит на первый план задачу синтеза, который не завершает анализ, а выступает в качестве исходного принципа исследования». Мысль Эшби означает, что любому исследованию объекта предшествует возникновение гипотезы о его строении. Исследование направлено только на подтверждение гипотезы. Если добытые эмпирические факты противоречат гипотезе, то строится другая гипотеза, включающая новые эмпирические факты и проводится новое исследование по её проверке. Вновь выявляются несоответствия и, таким образом, осуществляется последовательное приближение к удовлетворительной модели. Прошедшая проверку и доказанная на опыте гипотеза становится научной теорией. Научная теория представляет собой систему основных идей, обобщающих опытные данные и отражающих объективные закономерности природы на определённом уровне человеческого знания.
Гипотеза первоначально исходит из бессознательного. По мнению Ш.Н. Чхартишвили, мысль формируется раньше, чем оформляется в языке. «Истина добывается не ценою умозаключения, процесс творчества производится бессознательно, формальная логика здесь никакого участия не принимает. Она входит в сознание в виде готового суждения» [8]. К. Гаусс говорил: «Мои результаты я имею давно, я только не знаю, как я к ним приду» [8]. Эйнштейн рассказывал, что его внутренние установки, чувство цели, направляли движение мысли. Поиск носил направленный характер.
Фон Нейман отмечал: «В чистой математике действительно мощные методы оказываются полезными в том случае, если уже имеется определенный интуитивный контакт с объектом, если еще до проведения доказательств мы уже имеем некоторое интуитивное представление, некоторое интуитивное предположение, которое потом в большинстве случаев оказывается верным» [8]. Математика становится эффективной, когда предварительно проведен глубокий содержательный анализ [9].
Сказанное можно иллюстрировать следующим примером. Если ребенку предлагают сложить некоторую картинку из кубиков, то для успешного результата эту картинку ему предварительно показывают (в сознание вводится гипотеза). Если взрослый человек из тех же кубиков пытается сложить картинку, не имея в сознании гипотезы, то методом проб, используя некоторые правила, ему все же удастся её сложить. Правила достаточно простые. Надо стыковать кубики одного цвета, и контурные линии фрагментов рисунков не должны разрываться.
Значительно сложнее обстоят дела, если, из накопленного человечеством опыта, учёный пытается построить модель Мира. Он собирает факты и из этих фактов пытается «сложить» мировоззрение. Факты подгоняются, стыкуются в образ по определённым правилам. В итоге возникает модель, не имеющая аналогов, которую впервые видит сам создатель, не говоря обо всех остальных. Новизна, отсутствие аналогов обществом воспринимается как бред («этого не может быть!»). Далее, в ходе изучения обнаруживается «правильность» модели, появляются подтверждения, и мнение изменяется («в этом есть что-то рациональное»). Бывший «бред» попадает в справочники, становится догмой.
Опыт человечества со времени появления hоmо sapiеns показал, что Мир до конца познать не удаётся. Чем больше мы узнаем, тем больше раскрываются горизонты непознанного (Платон).
«Инструментом» познания Мира является мозг. Зрение, слух являются лишь приёмниками и ретрансляторами информации. Сложный мозг способен компенсировать несовершенство органов чувств (это много раз доказывалось на примере людей, лишенных зрения и слуха). Человек моделирует Мир мозгом, разумом, сознанием. Однако, несмотря на это, человек знает Мир не таким, каким он является на самом деле.
Кант утверждал, что Мир непознаваем, но с этим можно согласиться лишь с оговорками. Если говорить об исчерпывающих, абсолютных знаниях, то Кант прав. Но если предполагать знания, которые позволяют выживать, развиваться, строить, создавать техносферу, предотвращать катастрофы и др., то Кант не прав. Мир познаваем частично в рамках удовлетворения нужд и потребностей человечества.
Сознание является средством отражения атрибутивной информации, содержащейся в объективной реальности. Функции сознания принято относить к деятельности коры, которая является эволюционно молодым образованием мозга. Сознание, некоторым образом, взаимодействует с подсознанием (подкорковые зоны мозга). Сознание и подсознание составляют мышление человека, но «работают»» различными способами.
Источником информации для нашего сознания являются неоднородности материального мира. Совершенно однородная, бесконечная среда не является источником информации для человека.
Сознание «доверяет» ощущениям, главные из которых: зрение, слух, осязание. Эти ощущения являются «узкими» воротами в информационный мир, поэтому модели объективной реальности сильно упрощены. То, что не проходит через информационные фильтры сенсоров, оценивается как отсутствующее. Поэтому возникли представления о пустоте, отсутствии материи. От разрешающей способности сенсоров зависит картина Мира, создаваемая сознанием. Если неоднородности не различимы органами чувств и приборами, то такая кажущаяся неоднородность оценивается как пустота. Длительное время вакуум толковался как пустота, т.к. люди не имели средств наблюдения его неоднородностей. Только во второй половине ХХ века открыли структуры (неоднородности) вакуума.
Несовершенство органов чувств человек научился компенсировать техническими средствами, изобретая соответствующие приборы, которые помогают различать неоднородности, недоступные естественным органам чувств. Все это в совокупности приводит к расширению знаний, ускорению научного и технического прогресса. Но расширение техногенных информационных каналов, увеличение их пропускной и разрешающей способности не устранили ограничений в «конструкции мозга», не расширили функциональные возможности сознания человека. Сможет ли это сделать техногенный интеллект, покажет время. Мозг человека в течение многих тысяч лет оставался таким же, каким он создан природой, и человеческой цивилизации трудно (может быть невозможно) преодолеть его ограниченность.
Однако в мышлении имеются нереализованные возможности. Современная наука накопила много фактов существования подсознательных информационных каналов связи с окружающим миром (телепатия, психокинез, левитация и др.), которые не находят объяснения в рамках существующих парадигм, их ещё предстоит понять. Расширение связей между сознанием и подсознанием открывает новые возможности познания мира. Покажем, что системное мышление не «изобретено» человеком, а «извлечено» из глубин его подсознания. Для этого сравним возможности сознания и подсознания.
Сознание прагматично, действует быстро, но слишком упрощает (абстрагирует) действительность. Например, любой человек ощущает себя в центре окружающего, разделяет Мир на «Я» и «не Я» (антропоцентризм). На этой основе были построены ложные модели геоцентризма (Земля – центр Мира).
Сознание антропоморфно и измеряет Мир с использованием частей тела (сажень, фут, пядь), а время калибрует своим онтогенезом (возраст, срок жизни, миг, век). Длительные геологические, биологические и исторические процессы с трудом «охватываются» близоруким и «кратковременным» здравым смыслом, т.к. интервал человеческой жизни неизмеримо короче.
Сознание маломерно (не более трех измерений). Нелинейный и многомерный Мир как бы отсутствует для чувств человека. Человек не «видит» четырехмерные объекты, как глаз лягушки не воспринимает неподвижные предметы. Только возможность абстрагироваться от здравого смысла (например, с помощью математики) способна поднять человека над рудиментами линейного сознания.
Трудности операций с множеством переменных проявляются в стремлении упростить задачи, объяснять явления единственной причиной, или простой линейной зависимостью. Однако каждое следствие имеет множество причин. Простая линейная логика оперирует схемой: «одна причина – одно следствие», но реальность функционирует по схеме: «букет» причин порождает «букет» следствий.
Любой объект имеет множество целей функционирования, но для упрощения задачи, например, в системном анализе формулируется одна цель, к которой движется система. Игнорирование альтернативных целей может привести к теоретическим заблуждениям. Например, классическая экономическая теория главной целью своей деятельности провозглашает максимизацию прибыли [10]. Однако здравый смысл подсказывает, что максимум не достижим, и стремление к нему может привести к истощению ресурсов, потере устойчивости системы и даже гибели. Целью развития государства провозглашается постоянный рост ВНП (валовой национальный продукт), т.е. постоянное повышение потребления при постоянном росте потребностей человека. Этот путь в конечном итоге деструктивен, но человечество с энтузиазмом, подогреваемым «теоретическими» измышлениями, продолжает «бег к пропасти». Все это является следствием линейного, маломерного мышления.
Сознание фрагментарно. Непрерывный, связанный, цельный Мир сознание разделяет на фрагменты, поэтому мы видим отдельные вещи. Сознание моделирует «вещи», отдельности, индивидуальности на фоне неделимой среды. Сознание дискретно мыслит словами, расчленяет Мир на элементы [11]. Логико – вербальное мышление (на базе сознательной речи) последовательно дробит объект (анализ) и создает фрагментарное восприятие [12]. Нобелевский лауреат Д. Бом полагает, что концептуальная фрагментарность поддерживается самой структурой нашего языка, выделяющей субъект, глагол и объект. Он предложил основы нового языка под названием "реомод", который не допускает обсуждения наблюдаемых фактов на языке отдельно существующих вещей, а описывает Мир в состоянии потока, как динамический процесс [13].
Органы зрения также работают дискретно. Глаз воспринимает объект не целиком, а сканирует его в определенной последовательности, начиная с границ.
В средние века работа прагматичного сознания привела к распаду целостной картины Мира на фрагменты. Специалисты из разных областей перестали понимать друг друга. Этот период стали называть классическим, редукционистским. «Характерная для механистической науки концептуальная фрагментация мира порождает серьезную дисгармонию и чревата опасными последствиями. У нее есть тенденция не только разделять то, что неделимо, но и объединять то, что несоединимо, создавая искусственные структуры: национальные, экономические, политические и религиозные» [13]. «Беда узкого профессионализма заключается не только в строгом ограничении мышления рамками предмета данной науки, а в его неспособности ясно видеть связанные с этой ограниченностью пределы компетенции собственной науки» [1].
Итак, сознание является средством идентификации и интеграции неоднородностей (атрибутивной информации) материального Мира. Непрерывный, неоднородный мир моделируется сознанием в виде совокупности фрагментов, элементов, подсистем (неоднородностей).
Системный взгляд на Мир аналогично фрагментирует Мир, но пытается сохранить ощущение целостности того, что расчленяется. Ощущение целостности исходит из подсознания. Итак, мы пришли к пониманию того, что системное мышление является результатом взаимодействия сознания и подсознания. Приведем подтверждающие факты.
Можно сослаться на способ создания логики. Аристотель её не придумал, а «извлек» из речей ораторов-софистов. Софисты интуитивно владели убедительной системой доказательств. Необученные логике люди соглашались с их системой доказательств, верили им, следовательно, подсознательно владели логикой. Остаётся предположить, что логика «зашита» в подсознании и ораторов, и слушателей. Заслуга Аристотеля состояла в том, что он логику из подсознания формализовал на уровне сознания.
А. Богданов в начале ХХ века всю организаторскую деятельность человека связывал с генетическим наследством. «Человек в своей организующей деятельности является только учеником и подражателем великого всеобщего организатора - природы. Поэтому методы человеческие не могут выйти за пределы методов природы и представляют по отношению к ним только частные случаи» [14]. А. Богданов писал: «Нет прогресса человеческой природы,— достаточно вихрю истории сорвать с европейца бумажный плащ гуманной цивилизации, чтобы под ним обнаружился извечный троглодит». Поведение человека до нашей эры и современного человека остаются очень схожими. Достаточно сопоставить басни Эзопа, Крылова и современность, чтобы убедиться в этом. Человечество тысячи лет «наступает на одни и те же грабли».
В первой половине ХХ века роль неосознанного в действиях людей изучал К. Юнг. Существование системы установок и реакций, незаметно определяющих жизнь человека, К. Юнг назвал архетипами. Он писал: «Не только элементарные поведенческие акты вроде безусловных рефлексов, но также восприятие, мышление, воображение находятся под влиянием врожденных программ, универсальных образцов. Не только большинство действий человека, но и все исторические, культурные явления зависят от подсознательных влечений, которые сублимируются в духовной деятельности и, в первую очередь, в сферах религии, искусства, философии, политики, морали. Прообраз или архетип является итогом огромного опыта бесчисленного ряда предков. Мы спускаемся даже к наследию до человеческих предков. Психический аппарат всегда устанавливал отношения организма со средой, поэтому в психике запоминались типичные реакции на повторяющиеся события» [15].
Существование архетипов можно объяснить тем, что человек сам есть продукт развития биосферы. Его мозг прошел длительную цепь эволюционных превращений. Выживали особи, принимавшие правильные решения, согласованные с законами развития (естественный отбор). Подсознание аккумулировало эмпирический опыт (интуиция, индивидуальное бессознательное). Поэтому в мозговых структурах фиксировались каноны развития, которые детерминируют решения, поступки, поведенческие реакции. Современная наука не без основания относится с большим уважением к методам интуитивного познания. Интуитивное знание аккумулировало рациональную эмпирику прошлых поколений.
Если подсознание на уровне интуиции способно принимать верные решения, а верные решения не должны противоречить законам мира, следовательно, законы развития Мира «известны» подсознанию.
Логика Мира, логика взаимодействия человека с миром отражены в структурах и способах функционирования нервной системы. В структурах мозга отражена история взаимодействия организма с внешней средой. Эта история определяет менталитет.
Мозг, нервную систему можно рассматривать как устройство, моделирующее внешний Мир [16, 17]. Такой точки зрения придерживаются многие исследователи. «Все процессы в живом отражают требования бытия, среды, поэтому в живом зашиты все законы и алгоритмы среды» [8]. «Структуры сознания несут в себе информацию о прошлом и будущем. Новое знание вначале формируется в подсознании. Все, что сознание способно дать в качестве нового знания, уже дано в бессознательном виде» [18]. «Гениальный человек как будто имеет внутри своего разума нечто вроде гомункулуса или ментального демона, подсматривающего за его собственными мыслями» [19].
Творчество людей максимально сконцентрировано в научной и инженерной деятельности, поэтому дополним существующую картину шаблонов поведения примерами из науки и техники. Начнем с анализа правил Декарта [20]. Вот некоторые из этих правил:
1. Каждый трудный вопрос разлагается на столько частных вопросов, чтобы стало возможным более легкое их разрешение.
2. Всегда начинать с простейшего и постепенно переходить к более сложному.
3. Составлять полные обзоры работ предшественников.
Эти правила, сами по себе, отражают законы развития природы. Правило 3 исходит из того, что всякая новая система есть комбинация уже известных блоков и подсистем. «Новое – это хорошо забытое старое». «Без знания нельзя изобретать, как нельзя слагать стихи, не зная языка» (А. Эйнштейн). Изобретатель, как правило, использует для решения технической задачи приёмы, которые уже использовались где-то в других областях техники для решения совсем иных задач. Чем шире кругозор изобретателя, тем легче ему использовать заимствование решений [20]. Французский садовник Монье придумал железобетонные садовые кадки. Использование этой идеи к другим задачам позволило решить множество строительных проблем. Эдисон изобрел фонограф – прибор для записи звука, соединив в новую комбинацию известные элементы.
Второе правило Декарта (начинать с простейшего и постепенно переходить к сложному) рекомендует строить мыслительные конструкции в той же последовательности, в какой развивались природные системы. Человеческие изобретения идут как цепи последовательных улучшений уже известных конструкций. Примеров великое множество, приведем только некоторые из них [20].
Бельгиец Жобар предложил для освещения помещений раскалять угольную палочку. Позже американец Фермер сконструировал лампу накаливания для освещения своего дома. С 1840 г. по 1860 г. было выдано 6 патентов на модернизацию лампы накаливания. В России капитан Сергеев построил и использовал в армии прожектор с платиновой нитью и водяным охлаждением. А. Н. Лодыгин (1872 г.) её усовершенствовал, но только Эдисон добился достаточной продолжительности работы лампы накаливания, но и до сих пор процесс совершенствования продолжается [20].
Талантливый исследователь алгоритмов технического творчества Альтшуллер Г. С. выделил из десятков тысяч изобретений инварианты (шаблоны) решений [20]. Следует отметить, что изобретатели действовали интуитивно, следовательно, решения приходили из их подсознания. Тысячи людей, не договариваясь, использовали схожие приёмы поиска решений. Такое возможно при существовании подсознательного «банка» шаблонных решений. Многие приёмы поиска решений используются в системном анализе.
Совокупность фактов приводит к выводу, что системный взгляд на мир (как и логика) «зашит» в подсознании человека и передается из поколения в поколение. Заслуга А. Богданова, Л. фон Берталанфи и других разработчиков теории систем состоит в формализации подсознательных правил системного мышления. В связи с этим рассмотрим свойства подсознания.
Подсознательное мышление многомерно и способно синтезировать сложнейшие модели. Образное мышление с речью не связано и представляет мир целиком (холизм). «Раздвоение» мышления на сознание и подсознание позволяет понять, почему действительность одновременно оценивается как локальная и распределенная. Взаимодействие сознания и подсознания составляет основу системного видения мира. Сознание начинает пользоваться генетическим опытом подсознания. Но почему?
Причиной может быть эволюция сознания, эволюция коры головного мозга. В ходе эволюции мозга млекопитающих все больше обособлялись и развивались структуры, ответственные за сознание [21], наблюдалась тенденция увеличения лобных долей и толщины коры больших полушарий. Происходило ли это у человека за последние 6 тыс. лет, остаётся неизвестным, т.к. тонкие структурные исследования человеческого мозга стали проводиться только в ХХ веке.
Другой причиной может быть развитие гносеологии, теории познания. Развитие науки идет от простых моделей к сложным, поэтому инструменты мышления также усложняются. Каждому понятно, что от качества инструментов исследования зависит полнота знаний. Например, Левенгук с помощью микроскопа открыл в капле воды мир микроскопических существ. Телескоп позволил узнать много нового о космосе. Философские категории и понятия также являются «инструментами» человеческого мышления и от их полноты, их «качества» зависит глубина проникновения в сущность вещей. Кроме того человек научился усиливать техническими средствами не только свой двигательный, но и мыслительный аппарат. Создаются системы искусственного интеллекта, используются экспертные системы, электронные базы данных, методы коллективной генерации решений. В СССР был разработан алгоритм решения изобретательских задач [20], который формализовал подсознательные мыслительные процессы. Как видно, развитие науки способствует переносу опыта природы из подсознания в сознание (пример с логикой приводился выше). Системная методология также реализует эту возможность, объединяя дискретность сознания и целостность (холизм) подсознания. Задача обучения методам творчества заключается в переводе неосознанных процессов на уровень сознания. Только осознанные факты можно передавать ученикам.
«В современной науке слово система – одно из самых распространённых. Такое широкое употребление в самых разных контекстах говорит о многозначности слова и неопределённости его смысла. Поэтому до начала ХХ века никто не знал, что следует из того, что нечто представляет собой систему. Только в начале ХХ века появились работы, которые дали возможность говорить о системах что-то содержательное. С этого времени различными учёными были предприняты попытки, превратить системное мышление в строгое мышление, которое подчиняется определённым правилам. При этом системный подход развивался как междисциплинарное научное направление» [22]. Можно заметить, что системный подход к решению проблем до сих пор остаётся больше искусством, чем наукой. Рассмотрим основные гносеологические проблемы теории систем.
Длительное время в прошлой и в современной литературе системы отождествляются с некими реальными объектами. Развитие теории систем в свете парадигмы целостности мира и единства материального и идеального привело к пониманию, что нельзя отождествлять систему и объект, по поводу которого она строится. Система служит только теоретическим средством для разрешения проблемной ситуации, инструментом для разрешения проблем. Она является языковой конструкцией. Система есть конструкт сознания, она не существует в реальности. Сконструированную теоретическую систему полезно называть системным представлением объекта [22].
Садовский В. Д., рассматривая системы как некоторые реальности (части реальностей), все же отмечал, что «понятие «система» описывает некоторый идеальный объект»[23], но «идеальное» находится только в сознании. Следовательно, система является способом представления реального бытия средствами человеческого сознания, но не сама реальность. Аналогично можно напомнить, что и модель не есть бытие, а лишь его упрощенное отражение в сознании. Система как бытие не существует, а является способом отражения бытия в сознании субъекта [24]. А. И. Уёмов также отмечает релятивизм понятия «система» [25]. «Мы говорим о некотором множестве элементов, как системе, лишь относительно определенных свойств и отношений элементов». «Любой объект может быть системой, но он может и не быть системой».
Э. Мах и А. Пуанкаре рассматривали систему только как результат деятельности субъекта познания, что обобщенно выразил Г. Динглер [26] в тезисе: «Смысловым обоснованием всякой теоретической системы является только активность сознания». Еще более четко по этому поводу выразился Дж. Клир [27]: «Системой является все, что мы хотим рассматривать как систему». С. В. Емельянов и Э. Л. Наппельбаум определили систему как специфический способ организации знаний о реальности, специально рассчитанный на наиболее эффективное использование этих знаний, а также для осуществления некоторого целенаправленного взаимодействия с реальностью. Эшби называл системный взгляд научным способом упрощения Мира. Но упрощение не должно приводить к искажению представлений о реальности.
Итак, в ХХ веке сложилось убеждение, что система является результатом моделирования объекта, но не сам объект. Знание есть отраженный в сознании, приближенный образ реальности на некоторый конкретный момент времени. Приближенный образ реальности принято называть моделью, поэтому философское понятие «идеальное», «отраженное в сознании» можно заменить синонимом – модель. Появилось понимание, что объектами науки выступают не сами явления реального Мира, а их аналоги – модели (идеальное, отражение реальности), поэтому картина Мира складывается из совокупности связанных между собой модельных представлений.
Любая модель всегда имеет ограничения в применимости. Например, геометрия Евклида справедлива, если все построения происходят на плоскости. Но идеальная плоскость исключительно редкий случай. Чаще встречаются поверхности искривленные, поэтому сумма углов треугольника или больше, или меньше 180°. Измеряя сферическую Землю геометрией Евклида, мы ошибаемся, но лучше измерять с ошибкой (достаточной для практических целей), чем не измерять никак. За евклидовой геометрией появились более сложные геометрии на искривленных поверхностях (Риман, Лобачевский). Для практики важно, чтобы модели «работали», т.е. позволяли выживать и решать практические задачи.
Модель (идеальное, субъективное) всегда проще, чем объективная реальность и не только потому, что неизвестны какие – либо детали объекта. Ограниченность сознания вынуждает часто искусственно упрощать образ сложного объекта, чтобы получить хотя бы какое-нибудь решение. Фрагментация Мира в системном анализе является следствием ограниченных возможностей сознания.
Развитие науки постоянно усложняет модели, увеличивает их количество, расширяет границы применимости, но полная картина остается недостижимой, как горизонт. При большом количестве моделей некоторого объекта или явления возникают трудности интеграции этих моделей в слитный образ, т.к. возможности сознания остаются ограниченными. Не достаточно иметь энциклопедические знания, необходимо ещё уметь синтезировать из них системы. Постижение многомерной картины Мира доступно ограниченному кругу лиц, которые развили в себе многомерное воображение.
Теория систем пытается создать рациональный и универсальный язык описания действительности. Существуют языки тела, движения, действий, мимики. Известны языки художественных образов, знаковые, символические, языки смыслов и др. [11]. Каждый вновь усвоенный язык меняет картину Мира. Попробуйте объяснить танцору исполнение танца языком математики, или стихами. Лучше всего показать действием (язык движения тела).
Во многих научных дисциплинах необходим формальный язык, на котором удобно излагать проблемы сложноорганизованных объектов. Только при наличии общего языка будет достигнута внутренняя интеграция знаний и преодолен барьер между математиками, кибернетиками, физиологами, экономистами, психологами, социологами. Универсальный язык ещё не создан, и в системном подходе большую роль продолжает играть интуиция, формализовать которую не удаётся. Интуиция является посредником между подсознанием и сознанием.
Развитие теории систем убедило научную общественность в том, что сложным объектам биологической, физиологической, социально-психологической природы свойственны схожие принципы функционирования, развития и эволюции. Особо крупные обобщения в этом плане сделал А. Богданов [14]. Различные объекты с достаточно сложным поведением могут обнаруживать сходство в основных принципах функционирования и развития. Поведение роботов и людей может быть похожими на поведение животных [28]. Жизненный цикл звездных систем аналогичен жизненному циклу живых существ [29]. Социальные системы в своём развитии следуют архетипам поведения людей [15]. Появилась теория организации [14]. Разрабатываются единые алгоритмы изобретательства [20]. Синергетика исследует универсальные законы самоорганизации неравновесных систем [30].
Важнейший инвариантный закон назван «принципом устойчивости». Речь идёт о таких состояниях систем, которые не могут разрушиться малыми внешними возмущениями. Универсальность этого принципа вытекает из того, что объектом изучения смогут стать только те организованности, функций которых достаточно долго сохраняются без существенных изменений. Длительность существования – это понятие относительное. Звезды «живут» миллиарды лет, животные - годы, некоторые микрочастицы - мгновения. Но если существует способ исследования за время их относительно устойчивого существования, то возникает возможность моделирования.
В природе полностью неизменных объектов не существует, т.к. изменчивость является атрибутивным свойством Мира. Каждый объект возникает, развивается и «умирает». В течение своего жизненного цикла он пытается сохранить устойчивость, поэтому корректнее говорить о законе жизненного цикла, а не о принципе устойчивости.
Сознание способно оценить, осмыслить только такие природные организации, которые существуют в течение длительного времени. Функциональная стабильность некоторых объектов привела к выводам о существовании внутренних процессов самосохранения, самоорганизации. Появились философские мысли, что вся Вселенная по существу является системой с рефлексией, т.е. самоуправляемой системой с самого начала своего возникновения (и в данном случае несущественно – с вмешательством Творца или нет) [22]. Принцип самоуправления предполагает, что в любой биологической (социальной) системе должна быть подсистема управления. А в любой системе (в том числе, неживой) должны функционировать процессы самоорганизации. Поэтому в системном анализе этот факт следует учитывать.
Самоорганизация протекает не только во всех живых объектах, но и в неживых. Исследованием таких процессов занимается наука «синергетика». Вся Вселенная представляется самоорганизующейся системой. Теория систем продолжает развиваться благодаря достижениям синергетики.
Философской проблемой системного подхода является противоречие между дискретностью нашего сознания и непрерывностью объективной реальности. Мир един, связан, непрерывен, но сознание расчленяет его на части. Рассмотрим эту проблему.
Любой объект выделяется сознанием из непрерывной среды, как часть среды. Взаимосвязь с внешней средой (устранить нельзя) считается обязательным условием функционирования системы. Мысленное деление объектов на систему и окружающую среду основывается исключительно на точке зрения исследователя. Всё, что не включено в систему, называется средой. Среда – это не просто взаимосвязь остального мира с некоторым объектом (системой), а выделенная сознанием взаимосвязь. Связей неисчислимое множество, поэтому моделирование заключается в выделении существенных связей с окружающим миром, значение которых определяется субъектом наблюдения.
Проведение границы системы вызывает вопросы. Как соединить парадигму целостности Мира, его непрерывность, связанность с наличием границ между системами. Объект - это всего лишь паттерн в неделимой паутине взаимоотношений. Согласно устаревшему механистическому мировоззрению, Мир есть собрание объектов. Но, мысля системно, мы понимаем, что сами объекты также включены в обширные сети связей. Представление Мира в виде сети взаимоотношений стало еще одной ключевой характеристикой системного мышления. "Сетевое мышление" изменило не только взгляд на природу, но и способ описания научного знания [22]. Холистическое знание стало зыбким, расплывчатым в отличие от четкого, ясного, редукционистского знания.
Редукционисты упрощали мир. Все объекты выглядели отдельными, с четкими границами. Связи между объектами часто игнорировались. Примером может служить классическая термодинамика Л. Больцмана, который описывал «идеальный газ», пренебрегая взаимодействиями между молекулами. В итоге появился миф о тепловой смерти Вселенной. В современной экономической, социальной литературе продолжают использовать понятие «энтропия» при попытках объяснить сложные явления. В приложении 1 развенчивается применение энтропии, как средства описания сложных систем.
Неопределённость систем связана с отсутствием четких критериев, на основании которых можно утверждать, что, выделяя систему из среды, мы не потеряли важные элементы. В этом и заключается относительность системных представлений. Описание данной системы как некоторой целостности возможно лишь при знании её частей, а разбиение данной системы на части, возможно, лишь при знании системы как некоторой целостности [23]. Парадокс целостности в его различных формах давно рассматривался в философии. В качестве иллюстрации можно привести формулировку Ф. Шеллинга: «Поскольку идея целого может быть показана лишь путём своего раскрытия в частях, а, с другой стороны, отдельные части возможны лишь благодаря идее целого, то здесь имеется противоречие».
Мы можем адекватно понять данную систему только в том случае, если исследуем её как элемент надсистемы, но такое исследование предполагает, что мы уже располагаем знанием о данной системе. Порочный логический круг в этой взаимообусловленности и составляет основу парадокса. Поэтому в эмпирических исследованиях действуют методом проб и ошибок – последовательно перебирают варианты внешней среды, добиваясь более глубокого понимания исследуемой системы. В результате получают альтернативные системы и среды. Выбор оптимального варианта, способствующего решению практической задачи, осуществляется методом экспертных оценок.
Для выделения системы из среды необходимо исходить из представлений о функциях системы, об общей цели системы, ресурсах системы, компонентах системы, механизмах управления системой. Система формируется путем последовательных приближений перечисленных представлений.
Не следует думать, что граница всегда отделяет части пространства. Граница часто определяется функциональной принадлежностью элементов. Например, современные предприятия, организации могут не иметь постоянной территории. Части организации могут быть разбросаны по всему миру, находиться в движении, вести работу из транспортных средств, но быть функционально связанными [31]. Примером такой организации является интернет.
Иногда функциональные границы совпадают с территориальными границами. Если роту солдат (систему) построить в колонну, то пространственные границы колонны совпадут с функциональными границами системы. Во время боя рота теряет пространственную границу, хотя общая цель и взаимодействия сохраняются.
Выделение системы по функциям также содержит множество неопределённостей. Функция означает способность к деятельности и саму деятельность, роль, свойство и т.п. В интерпретации Р. Мертона функция представляется в виде наблюдаемых последствий деятельности элемента системы, способствующего выживанию и сохранению системы [32]. Несомненно, важнейшей функцией многих систем является самосохранение, выживание, но бывают цели разрушения, саморазрушения, например, цель и функция артиллерийского снаряда.
Более обобщенное определение функции дал В. Г Афанасьев. «Функцией является целенаправленная деятельность, активность системы» [33]. Но наряду с целенаправленными функциями всегда присутствуют дисфункции (уводящие от цели). Кроме того, не всегда можно понять назначение и цель системы. Техногенные системы, созданные для целей человека, как правило, имеют ясную цель. Но, гигантские рисунки в пустыне Наска (Перу), баальбекские плиты и другие сооружения древних людей хранят тайну их замыслов. Ещё труднее понять назначение природных систем (галактика, биоценоз, биосфера, человечество).
В математике функция выражает отношение части к целому или частей между собой ( у = Кх, К = у/х).
Кибернетики полагают, что функция системы состоит в переработке входов в выходы [32]. Поскольку на входе сложной системы можно зафиксировать множество потоков (вещество, энергия, информация), то и функций по их «переработке» может быть множество. Какую функцию (группу функций) считать системообразующей?
Выбор функции определяется целью и возможностями исследователя. Конструктор, создающий машину, закладывает в неё желательные функции, но при испытании вдруг появляются негативные, бесполезные или полезные, но неожиданные функции («не было бы счастья, да несчастье помогло»). «Умельцы» в обычной пластмассовой бутылке постоянно открывают новые функции (кормушка, поилка для птиц, лейка для воды, контейнер для фруктов, поплавок и пр.).
Итак, определение функций системы дело субъекта. Каждая система имеет множество функций. Выделяются те функции, которые соответствуют целям исследователя системы (системообразующие функции). Описание функций может быть детерминированным, без учёта случайных факторов, или вероятностным (стохастическим), если функционирование системы подвержено случайностям.
Обычно в систему включают те фрагменты среды, которые способствуют достижению целей исследователя (конструктора) системы. [34]. Подавляющее большинство элементов среды многофункциональны. Одни из них являются основными, главными, а другие – второстепенными.
Э
СИСТЕМА Г
Р СРЕДА
А
Н
И
Ц
А

Рис. 1.1. Иллюстрация к проблеме системных границ

Но если цели системы не определены или её части могут содействовать достижению цели с разной эффективностью (Э), то необходимо решить, какие факторы внешней среды принимать во внимание, а какие можно игнорировать. Что включать в состав синтезируемой системы?
На рис 1.1 приведен графический образ задачи. «Эффективность элемента» является понятием, привязанным к конкретным условиям и задачам. Эффективность может быть оценена методом экспертных оценок. В состав системы включают наиболее эффективные элементы (слева от границы). Граница является переходной зоной. Эксперты могут сомневаться, куда отнести элементы, находящиеся в переходной зоне. Справа (за пределами границы) остаются мало эффективные и бесполезные элементы.
Рациональное построение системы подразумевает оптимизацию между количеством эффективных элементов, экономичностью и управляемостью. Каждый элемент системы потребляет ресурсы, поэтому ограниченность ресурсов не позволяет содержать избыток неэффективных элементов.
Однако иногда избыток неэффективных элементов может служить резервом для адаптации системы к новым условиям. Смена цели, изменчивость среды может перевести неэффективные элементы в ранг эффективных. Например, в ДНК клетки запасён огромный резерв рецессивных генов, которые не функционируют, но этот банк может послужить спасительным резервом в случае какой – либо экологической катастрофы [35].
Включение многофункционального элемента в систему (все элементы многофункциональны) неизбежно приносит в систему второстепенные, лишние функции, поэтому создать детерминированную по функциям систему невозможно. Важно, чтобы элементы системы обладали общностью главных функций и обеспечивали условия функционирования и развития (принцип совместимости функций).
Если при синтезе системы наряду с совместимыми функциями возникает дисфункция, то должны разворачиваться механизмы её нейтрализации (принцип нейтрализации). В качестве примера можно привести механизм выявления и удаления денатурированных белков в живой клетке, нейтрализацию криминальных элементов в обществе.
Сложные системы поддерживают своё функционирование и развитие за счёт внутренних адаптивных изменений, обеспечивающих динамическую устойчивость. Системы с большим разнообразием функций обладают большими возможностями сохранения устойчивости и развития. Повышение устойчивости достигается не только за счет функционального разнообразия, но и за счет дублирования функций.
Под «потенциалом» системы понимается возможность выполнять определённые действия» [14]. Любая система способна выполнять разные действия, т.е. имеет разные потенции. Человек может делать разную работу. Микроскопом при желании можно забивать гвозди. На лошади можно скакать верхом или запрягать в повозку.
Функции системы условно можно разделять на внешние и внутренние. Внешние функции возникают в ответ на влияние среды. Реакция системы направлена на компенсацию внешних воздействий. При этом осуществляются некоторые изменения во внешней среде. Например, чтобы избежать затопления при паводках, на реках строят дамбы, которые изменяют характер речного потока.
Внутренние функции (как и внешние) нацелены на самосохранение системы, но они реализуются главным образом внутри структуры, минимально оказывая воздействие на окружающую среду. Например, во время болезни в организме происходят процессы, способствующие выздоровлению, но при этом в окружающей среде мало что изменяется.
Окружающую среду можно считать практически неисчерпаемым резервуаром элементов. Включение их в состав некоторой системы позволяет решать ранее неразрешимые задачи. Примерами могут служить симбиозы животных и растений. Человек использует различные инструменты из внешней среды. Эффективные инженерные решения часто происходят в результате вовлечения в систему нового элемента из окружающей среды [20]. Например, замена паровой машины на электродвигатель совершила революцию на железнодорожном транспорте. Авиационный реактивный двигатель нашел применение при тушении пожаров, при расчистке снежных заносов и др. Вовлечение части внешней среды в состав системы (экспансия) часто повышает её надежность. Может быть, по этой причине экспансивность является характерной особенностью живых систем.
Функциональные границы организации (системы) изменяются (расширяются, сужаются) в зависимости от стадий жизненного цикла. Для «молодых» организаций более характерно избыточное содержание разнородных элементов, т.к. поиск своего места под солнцем требует гибкости, изменчивости. После того, как наступит стадия зрелости, стремление к изменчивости уменьшается и начинается стадия рациональности, удаления избыточных элементов и связей. Функциональная граница организации сужается. Распад организации (смерть) приводит к размыванию границ, «растворению» её в окружающей среде. Итак, граница системы всегда субъективна, изменчива.
Одни и те же функции системы могут быть реализованы различными структурами. Под структурой системы понимают расположение всех её элементов, совокупность устойчивых связей и отношений (внутреннее устройство), а также закон их взаимодействия. Под структурой понимается сеть взаимосвязанных элементов, качественная природа которых не учитывается и главное внимание направлено на топологию связей [38].
В настоящее время существует два основных способа построения структуры: морфологический и функциональный. Первый сводится к тому, что под структурой понимают набор компонентов, подсистем, элементов из которых состоит система, включая её иерархию. Это редукционистский подход. В нем фиксируется факт деления целостного образования на различные составляющие. Такой подход предоставляет возможность исследовать конкретные компоненты системы, но из поля зрения выпадают связи и отношения между ними.
Функциональный подход значительно продуктивнее. Он учитывает не только компоненты системы, но и рассматривает взаимодействия между ними.
Функции и структура системы тесно взаимосвязаны, как форма и содержание. Структура определяет способ функционирования системы. Одна и та же функция может реализоваться различными структурами системы. Например, сварные работы может выполнять и человек, и робот.
Иногда понятие «структура» отождествляют с понятием «организация». Понятия «система», «организация», «структура» очень близки по своему содержанию. Все они являются результатом активности сознания, средством познания объективной реальности, упрощенными образами (моделями), поэтому их часто используют как синонимы.
Понятие «организация» имеет несколько значений. В переводе с латинского «организация» означает – «сообщаю стройный вид, устраиваю», т.е. деятельность по созданию объектов и процессов, характеризующихся определённой упорядоченностью. Иногда под организацией понимается некоторая структура, существующая достаточно долго, чтобы понять механизм её функционирования. Широкое толкование понятия «организация» дал А. Богданов, который весь мир представлял как единую организацию.
Структурный подход рекомендует рассматривать объекты в виде иерархии подсистем. Этим приёмом определяют, какие подсистемы следует выделить в составе объекта, а какие отнести к надсистеме. Построение иерархии заключается в декомпозиции системы на несколько уровней, по принципу подчиненности нижних уровней высшим уровням. Иерархия функций заключается в том, что функции элементов более низкого уровня подчинены функциям элементов более высокого уровня.
Однако, иерархический взгляда на системы сталкивается с проблемой их разграничения. Понятие «иерархия» (вертикаль власти, подчинение) возникло в древней Греции и имело отношение к распределению властных полномочий в порядке от высшего уровня к низшему уровню. Применение этого понятия уместно в христианской церкви, в социологии, теории бюрократии, теории организации, теории управления, но когда его стали применять в системном анализе неживых объектов, возникли трудности. Покажем это на следующих примерах.
Видимая Вселенная содержит сотни миллиардов галактик и туманностей. Галактика содержит сотни миллиардов звездных систем. Звездная система содержит светило и планеты. Планеты состоят из молекулярного вещества. Молекулы складываются из атомов. Атомы можно разложить на ядра и электроны. Ядро содержит нуклоны (протоны и нейтроны). Нуклоны состоят из трех гипотетических кварков [36]. Приведенное членение (принцип матрешки) принято считать иерархическим, но в нем нарушается принцип соподчиненности, кроме того, отсутствует представление о минимальном элементе. За максимальную систему можно принять всю Вселенную.
Звезды содержат в качестве элементов ядра атомов, состоящие из нуклонов. Но нуклоны (нижний уровень) «не подчиняются» влиянию звезды (надсистема). В современных звездах не существует таких температур, которые могли бы привести к распаду нуклонов.
Движение планет подчиняется влиянию центральной звезды, но атомы, из которых состоят планеты, взаимодействуют независимо и от планеты, и от звезды. В границах солнечной системы, на планетах и в межпланетном пространстве атомы подвержены самопроизвольному радиоактивному распаду.
Считается, что живой организм устроен иерархически, состоит из органов, органы из тканей, а ткани из клеток. Клетки содержат органеллы, состоящие из белковых молекул. Молекулы состоят из атомов и т.д. Управляющей подсистемой организма считают мозг, но он не может влиять на состояние атомов, входящих в состав организма. Однако атомы, подвергаясь радиоактивному распаду, могут влиять на состояние мозга. Получается, что низшие элементы независимы от высшего иерарха и даже способны на него влиять.
Если, по рекомендации теории систем, исследователь может не считать атомы элементами организма, (хотя они входят в его состав), то их следует включить в состав надсистемы, т.е. отнести к внешней среде. Возникает противоречие, т.к. атомы одновременно не могут быть подсистемой и надсистемой. Очевидно, иерархию влияния нельзя выстраивать механическим делением системы на части (элементы).
Иногда иерархию пытаются распространить за пределы организма, исходя из того, что окружающая среда влияет на организм, поэтому является надсистемой. Но не все части окружающей среды господствуют над организмом. Часто организмы господствуют над некоторой частью окружающей среды. В.В. Вернадский в своих работах убедительно доказал этот факт. Прокариоты (простейшие одноклеточные) на заре земной жизни изменили химический состав земной атмосферы.
Кроме того, живые организмы противодействуют влиянию окружающей среды, создавая системы защиты. Таким образом, не все связи являются иерархическими. Существуют и анархические альянсы.
Совокупность взаимодействующих деревьев (лес), является анархической организацией. Такие системы принято называть биоценозами. Биосфера, в целом, является организацией анархического типа. В ней трудно заметить иерархию.
В составе человеческих организаций имеются подсистемы управления, которые считаются высшей иерархической надстройкой (надсистемой) т.к. обладают властью над исполнительными подсистемами. Но управление в структурном плане является частью организации, то есть подсистемой. Налицо противоречие между структурной и властной иерархией.
Мировое сообщество представляет собой систему, анархически связанных различных государств. Однако система анархических элементов может превратиться в иерархию. Анархическая толпа людей при проявлении лидера превращается в организованный отряд. Среди совокупности анархически связанных современных государств США претендуют на лидерство и пытаются влиять на международное сообщество.
Можно привести пример анархической системы, где нет центра управления, нет лидера или доминанта. Никто не сомневается, что кристаллы являются высокоупорядоченными системами, но атомы в узлах кристаллической решетки равнозначны, не доминируют друг над другом, находятся в альянсе.
Приведем ещё один принцип (нетрадиционный) иерархического деления систем, основанный на идеях глобального эволюционизма. Принцип историзма (эволюционизма), заложенный в диалектике, был распространён на всю Вселенную [6, 37]. Наука пришла к пониманию, что изменчивость наблюдается повсюду, от элементарных частиц до космических объектов. Исторический аспект любой науки все более выдвигается на передний план, например, формируется эволюционная химия (историзм в химии). Ставятся вопросы об эволюции времени и пространства, о корректности понятия «мировая константа». Концепция глобального эволюционизма помогает увидеть общие закономерности развития неживой, живой и социальной материи. Например, мозг есть не только у человека, он есть и у животных, птиц, рыб. Психика человека выросла из психики животных [39]. В конце длинной эволюционной цепи находится человек. Что будет дальше? От понимания этого зависит образ жизни, и экономика, и политика. Эволюционный подход делает взгляд человека многомерным, добавляет новые измерения, новые функции (см. приложение 3).
Эволюционный подход позволяет строить иерархии систем не только по признаку соподчинения, но и по эволюционной последовательности их появления. Эволюция шла от первичного субстрата к современности и разуму. Например, живые организмы являются следствием развития клеток. Среди колоний одноклеточных организмов когда – то появился первый многоклеточный организм. Организм свою цель унаследовал от целей простейших. Клетки, вошедшие в организм, «делегировали» свои цели организму. Но наука начала прошлого века изучала Мир в обратном направлении, от настоящего к прошлому, от человека к «природе» (антропоцентризм). Поэтому человек назвал себя высшим иерархом, следовательно, присвоил право управлять природой. Антропоцентризм привел к опасным последствиям. Человек не вершина биосферы, а только её часть, подсистема. Эволюционный взгляд должен заставить человека смотреть на Мир не «сверху», а изнутри.
Человек создаёт организации, в которых элементы зависят от управляющих надстроек (техносфера, политика, экономика). Политические структуры выстраивают пирамиду власти. Поэтому понятие «иерархия» вышло из политических и социальных структур. Но в биосфере все наоборот.
Стремление клеток к объединению в организм исходило от клеток. Клетки «делегировали» органам и тканям свои полномочия. В родоплеменном обществе вождей избирали члены сообщества. Позже властные полномочия стали узурпироваться. Однако естественные процессы возвращаются, и народ пытается делегировать свои требования властным структурам.
Эволюционный подход к построению систем может изменить взгляд на иерархию. С позиций глобального эволюционизма Мир не статичен, и находится в развитии. Любой процесс является последовательностью событий. Последовательные стадии роста приводят к образованию кристаллов, звезд, планет, галактик, формированию живых организмов, химических соединений. Биоценозы образуются путем последовательной смены ряда состояний. Этот процесс называют сукцессией [40]. Предшествующий уровень развития «ведет» к последующему уровню. Предшественник оказывает сильное влияние на структуру и функции последователя. Поэтому предшественник (ведущий, управляющий) иерархически стоит выше последователя (исполнителя). Следовательно, для неживых систем иерархию следует выстраивать, исходя из факта эволюционной преемственности, по схеме «родители – дети». Для живых систем все обстоит сложнее. Иногда дети начинают управлять родителями, т.е. происходит инверсия. Итак, существуют три принципа построения иерархии систем.
Иерархия по принципу властного подчинения пригодна только для человеческих и животных систем. Иерархическое деление системы по властному принципу исходит из опыта построения человеческих организаций. Властная иерархия узаконила роль насилия в политике и оправдывает все кошмары человеческой истории. Возможно, что властная иерархия аномальна.
Иерархия по принципу эволюционной причинности возникновения пригодна для всех систем. В этом принципе предшественник иерархически ставится выше последователя.
Иерархия по принципу делимости пригодна для всех систем. «Делимость» природных объектов является следствием специфики эволюционных процессов, в которых все новые, крупные образования возникают при интеграции более мелких предшественников. Молекулы являются объединением атомов, живые клетки – объединение молекул. Организм складывается из клеток. Поэтому, когда систему иерархически разграничивают по принципу матрешки, то эта «разборка» идет в обратной последовательности относительно процесса «сборки».
Осуществляя иерархическое членение системы на элементы, неизбежно сталкиваемся с вопросом, где предел этому членению. В данном случае мы говорим не о физической делимости, а о философской. Очевидно, основным свойством минимальной системы является её неделимость на элементы. Поэтому минимальная система тождественна минимальному элементу. Неделимый элемент бытия имеет название «атом» (Демокрит). Но поскольку атом выделен из среды, следовательно, он с ней был связан взаимодействиями. Взаимодействие есть функция, следовательно, атом функционирует. В системном мировоззрении функции системы всегда связаны с внутренним движением, следовательно, атом должен обладать внутренним движением. Но движение происходит только в неоднородных средах, ибо наличие движения можно обнаружить только через динамику неоднородностей. Как совместить в одной модели неоднородность и в тоже время неделимость атома – системы? Демокрит считал, что атом не имеет структуры и однороден. Но как представить неделимую систему?
Физическая неделимость не эквивалентна отсутствию структуры и внутренних процессов, способных изменить структуру. «Делимость» понимается как расчленение объекта на более мелкие части, способные к самостоятельному существованию. Реорганизацию структуры без расчленения делением назвать нельзя, но реорганизация есть изменение характера внутренних неоднородностей. Примером может быть замерзающая капля воды. Превращение в лед изменяет внутреннюю структуру воды без расчленения её на части. Таким образом, можно совместить в одной модели неоднородность и неделимость элементарной системы.

Вход Выход Е

А С

Д
В
Рис. 1.2. Простейшие системы и связи.

Минимальной системой, по мнению В. Н. Садовского [32], являются два элемента и связь между ними (рис. 1.2 А), из них складываются цепочки элементов (рис. 1.2.В). Однако с этим трудно полностью согласиться в связи с приведенными выше рассуждениями. Элементарная система Садовского является закрытой, т.к. в ней нет входа и выхода. Согласно классической термодинамике функционирование открытых систем осуществляется благодаря потокам вещества, энергии через входы и выходы. Изоляция системы (отсутствие входов и выходов) прекращает функционирование, развитие. Как показывает эмпирический опыт, закрытые системы в природе не обнаружены, следовательно, и «атом» должен обладать входом и выходом. Если за пределами эмпирического опыта будет доказана возможность «вечного» функционирования атома, то это ограничит применимость законов термодинамики областью макроскопических объектов и сделает возможным существование вечного двигателя на субатомном уровне.
Но и макроскопический уровень иерархии Мира не лишен противоречий. Неизвестно почему, но Вселенную считают изолированной системой, ссылаясь на закон сохранения вещества и энергии. Если Вселенная изолирована, то почему она развивается? Может быть, законы термодинамики не работают на мегауровне?
Обязательного наличия входа и выхода можно избежать, соединив выход с входом (рис.1.2 Д). Предельная, абстрактная система есть объединение элемента и связи в едином «кентавре». Замкнутый, однородный, неделимый, материальный канал связи представляется как «элемент – петля» (рис. 1.2. Е). Но он должен иметь вход и выход (иначе – это не элемент). Поэтому на рисунке «элемент-петля» связан с другими «петлями». Итак, минимальная система возникает в результате интеграции понятий: элемент, связь, вход, выход.
Выше мы касались проблемы определения системообразующих функций, что невозможно без «видения» целей системы. Субъект, конструирующий систему, исходит из определённых целей. Если изучается природный объект, то исследователь стремится понять его назначение, т.е. цель существования. Понятие "цель" не имеет точного общепринятого определения и в существенной степени зависит от исследуемого объекта и конкретного аспекта его изучения [41]. Цель представляет собой «внутреннюю активность объекта», отражающую особый характер взаимодействия с внешней средой. «Основное и характерное направление активности в данный момент времени можно назвать целью деятельности объекта, а его поведение, обусловленное этим направлением активности - целенаправленным» [42]. Согласованное действие элементов подразумевает, что их цели согласованы с общей целью системы.
В современном звучании понятие цель расширяется за пределы человеческой деятельности и трактуется как направленность поведения открытой нелинейной системы, как наличие «эквифинального состояния» (завершающего лишь некоторый этап эволюции) системы. Если человек конструирует автомобиль, то цель задается заказчиком. Если, например, нужен вездеход, то конструктор создает систему для достижения поставленной цели. В классической модели фирмы существует иерархия целей подсистем и элементов. На каждом иерархическом уровне имеются свои цели. Цели низших уровней подчиняются целям высших уровней. В системах управления высшие уровни разрабатывают стратегию, миссию, средние - планируют конкретные действия по реализации этой политики, а основная исполнительская работа осуществляется низшими уровнями. Координатор должен распределять усилия между уровнями. Для движения к общей цели вводится постулат совместимости (согласования) целей.
В математике известно понятие «аттрактор» близкое к понятию «цель». Под «аттрактором» понимают относительно устойчивое состояние системы, которое как бы притягивает к себе множество «траекторий» движения системы. Образно аттракторы можно представить в виде «вихрей», которые втягивают в себя множество «траекторий» движения среды. Аттракторы предопределяют ход эволюции системы на участках, отдаленных от непосредственного «жерла воронок» [19]. Например, камни, падающие с горы, неизбежно занимают положение в нижней части долины. Интересно, что с момента падения камня его будущее состояние детерминировано средой, в которой он перемещается.
В общей теории систем В. Н. Садовский логически приходит к выводу, отрицающему возможность точного определения цели развития некоторой системы [23, 43].
Для правильного выбора цели развития некоторого объекта надо знать цели развития всей иерархии. Но это невозможно, т.к. никто не знает замысла бога, или цели сингулярного состояний Вселенной. Условием знания целей любой системы (элемента) является предварительное знание целей некоторого ряда надсистем. Таким образом, Садовский В. Н. пытается доказать правоту агностицизма Канта. Однако в приведенных рассуждениях имеется существенный изъян.
Если «колесо» системы Мира «катиться» по некоторым законам, то все подсистемы Мира должны этому содействовать. Поэтому для выбора правильной цели некоторой подсистемы достаточно знать цели ближайших высших иерархических уровней (принцип единоначалия в социальных системах), которые по цепи иерархий эстафетно согласуются с более высокими целями.
Однако существует множество систем, находящихся не в иерархических отношениях, а в «горизонтальных», анархических. Поэтому цели следует согласовывать не только по вертикали, но и по горизонтали.
Следует различать цели гомеостзиса и цели развития. Если организация ставит своей целью осуществлять производство заданного количества продукции, несмотря на изменения рыночной конъюктуры, то это - цель гомеостазиса. Если организация намечает в будущем перейти на производство новой продукции, то эта стратегическая цель относиться к целям развития.
К представлениям, связанным с категорией цели, следует добавить следующее. У каждого объекта и системы великое множество целей. Нельзя ограничиваться исследованием единственной цели. Цели могут быть противоречивыми, дополнительными. Единственная цель может быть достигнута множеством альтернативных путей. Увеличение количества целей резко сокращает количество вариантов их совокупного достижения. Примером может служить лекарство и его побочные действия, а также пословица: «Благими намерениями устлана дорога в ад». Стремление человека преобразовать природу для своего блага оборачивается угрозой самоуничтожения. Развитие автомобилизма принесло загрязнение среды обитания, высокую смертность на дорогах.
Основным свойством систем является «эмерджентность», что означает не сводимость её свойств к сумме свойств элементов. Понятие «синергия» также относится к эмерджентности. «Синергия» означает резкое взаимное усиление свойств, при взаимодействии элементов, т.е. появление нового качества. Эмерждентность может быть ярко выраженной, слабой и почти незаметной. «Синергия» - это яркая эмерджентность. «Слабую» эмерджентность исследователь может не замечать, поэтому такие объекты некоторые авторы ошибочно не считают системами. Докажем это.
Система выделяется из среды благодаря наличию некоторого качества, которое определяется функциями системы. Сам факт выделения система (из среды) является свидетельством наличия эмерджентного свойства, приводящего к данному качеству. Эмерджентность является результатом рождения новой информации, которая всегда появляется при комбинировании элементов и связей.
Объединение элементов в систему ограничивает степени свободы, уменьшает количество возможных связей, что проявляется в изменении свойств. Изменение свойств может приводить к улучшению или ухудшению функций системы, но это уже субъективные оценки. Важно, что свойства изменяются. Отсутствие видимых изменений свойств указывает лишь на то, что исследователь просто их не обнаружил (прагматически смотрит на те свойства, которые его интересуют). Например, если из одинаковых шаров сложить пирамидку, то объем пирамидки будет больше, чем сумма объемов шаров, из-за появления пустот между ними (эмерджентность). Но масса пирамидки будет очень близка к сумме масс шаров (без учета массы воздуха). Итак, по массе эмерджентности нет, а по объему – есть.
Смесь одного литра этилового спирта и литра воды даст объем жидкости (водки) менее двух литров. Эффект проявился в результате более плотной упаковки молекул, как при смеси шаров разного размера, когда малые шары могут поместиться между крупными шарами.
Итак, за 5 веков до нашей эры созерцатели, философы моделировали в своем сознании системы взаимосвязанных, движущихся субстанций, из которых возникали все чувственные объекты. Основные мысли были высказаны еще до нашей эры. Многие представления оказались прогностическими (следовательно, это работающие модели). В течение последующих 2000 лет наука эмпирически открывала факты, уточняющие и детализирующие системные модели древних философов.
Каждая научная система базируется на небольшом числе основных утверждений или аксиом, которые считаются самоочевидными. Истинность аксиом определяется не рассуждением, а непосредственной интуицией. Рассмотрим наиболее общие парадигмы, которые создали базу для теории систем. На рис. 1.3. приведена иерархия парадигм и их следствий.
В основу построения иерархии положены две несвязанные аксиоматические парадигмы. Парадигма целостности и парадигма глобальной изменчивости. Целостность не является следствием изменчивости. (Целостность может быть и без изменчивости). А изменения могут происходить и в не целостном мире.

Рис. 1.3. Иерархия парадигм и их следствий.

Изолированность является следствием целостности. Если Вселенная не изолирована, то часть материи может «уйти» за её пределы. Потеря части нарушит целостность.
Законы сохранения могут соблюдаться только в изолированной и изменчивой Вселенной. Любые изменения является следствиями движения. В изолированной Вселенной движение не может выйти «наружу».
Неоднородность является следствием целостности и изменчивости. Целостность может реализовываться и в неоднородных средах. Изменчивость в однородной среде трудно представить, т.е. для изменчивости необходима неоднородность. В однородной среде нечему изменяться. Неоднородность ощущается как дискретность Вселенских структур и нелинейность процессов. Системное мышление замечает неоднородности. Некоторые локальные совокупности неоднородностей (локусы) представляются как системы.
Системность Вселенной является следствием целостности и неоднородности. Напомним определение. Система состоит из элементов и связей. Система всегда дискретна, неоднородна и целостна.
Сознание отграничивает локусы друг от друга (проблема границ). Связи между локусами пересекают границы.
Организованность является свойством системности. Организованность подразумевает наличие определённого порядка функционирования. Организация должна существовать достаточно долго, не утрачивая своих основных функций, чтобы быть замеченной наблюдателем. Организованность системы проявляется как взаимосодействие всех локусов для достижения общих целей. Следовательно, в организации должны протекать процессы поддержания функциональной устойчивости на фоне изменчивого Мира.
Самоорганизация и управление являются механизмами сохранения гомеостазиса организации, реализации её функций. Консервативные процессы поддерживают устойчивость, стабильность, инерционность. Эволюция (гомеокинез) происходит под влиянием самоорганизации и управления при невозможности сохранять гомеостазис.
Изменчивость (эволюция) в дискретном мире может происходить путем интеграции элементов или их дезинтеграции (разделения на более мелкие части).
Интеграция осуществляется путем перемещения и объединения частей в целое, этот процесс можно назвать комбинированием вещества, энергии, информации (ВЭИ).
Дезинтеграция - это распад целого на части, подготовка к последующей интеграции частей в целое.
Все перечисленные выше понятия тесно взаимосвязаны. Наиболее обобщённые понятия (в «жирных» прямоугольниках) располагаются в верхней части рис.1.3.
Можно показать, что «сотворение» систем сознанием сводится к проведению несуществующих границ, фрагментации среды на функционально связанные локусы. На рис. 1.4 приводится схема процедуры построения системы.

Рис. 1.4. Упрощенная процедура построения системы.

Эта процедура представляет собой метод проб (гипотез) и ошибок. Каждый шаг является пробой, подвергающейся многократным проверкам на достоверность. Движение осуществляется по схеме «шаг вперед – два шага назад и вновь вперед». Таким способом ищут выход из лабиринта. Зайдя в тупик, возвращаются на исходную позицию и снова начинают поиск. Так представляется процесс построения системы на уровне сознательной деятельности.
На самом деле процесс в подсознании развивается одновременно по многим направлениям (последовательно – параллельно), что сокращает длительность процедуры и приводит к реальным результатам.

Выводы

1. Системный подход - это представление объектов в виде систем. Системами представляются локальные совокупности неоднородностей материи, качественно отличные от среды.
2. Системный взгляд на мир «зашит» в подсознании человека и наследуется генетически.
3. Сознание мыслит фрагментарно, дискретно. Подсознание мыслить интегрально, образно. Системное мышление является результатом взаимодействия сознания и подсознания.
4. Системный подход сглаживает противоречия между дискретностью нашего сознания и непрерывностью объективной реальности.
5. Теория систем способствует переносу опыта природы из подсознания в сознание, объединяет дискретность сознания и целостность (холизм) подсознания.
6. Система - это не сама реальность, не объект, а модель, построенная, средствами человеческого сознания.
7. Картина мира - это совокупность связанных между собой модельных представлений.
8. Поведение сложного объекта нельзя объяснить единственной причиной. Ключевой характеристикой системного мышления является представление Мира в виде сети взаимоотношений.
9. Сложным объектам биологической, физиологической, социально-психологической природы свойственны схожие принципы в организации, функционировании, развитии и эволюции.
10. Важнейшим инвариантным законом любых организованностей является «принцип устойчивости» или закон жизненного цикла.
11. Самоуправление, самоорганизация также являются инвариантными функциями систем.
12. Основное свойство системы («эмерджентность) есть не сводимость свойств системы к сумме свойств её элементов. «Синергия» - это яркая эмерджентность.
13. Чтобы выделить систему из непрерывной среды необходимо интегрировать элементы, наиболее эффективно обеспечивающие достижение цели системы.
14. Каждый элемент системы имеет множество функций. При построении системы в расчет принимаются только элементы, обладающие системообразующими функциями.
15. Структура системы определяется или по морфологии, или по функциям элементов. При построении системы следует произвести иерархическое деление, т.е. провести границы между различными группами соподчиненных элементов.
16. Существуют три способа иерархического членения систем: членение по принципу делимости, членение по принципу эволюционной последовательности возникновения, членение по принципу властного подчинения.
17. Наряду с иерархическими структурами существуют анархические альянсы.
18. Цель есть «направление внутренней активности любого объекта».
19. Цель любой подсистемы должна быть согласована с целями высших по иерархии надсистем.
20. Существуют цели гомеостатирования и цели развития.

Контрольные вопросы

1. Каковы различия между классическими методами исследования и постнеклассическими?
2. Объясните, что такое системное мышление и системный подход?
3. Чем отличаются системные исследования от традиционных исследований?
4. Что такое гносеология?
5. Какова роль бессознательного при построении научного знания?
6. Дайте представление о способах и инструментах познания Мира.
7. Что такое модель?
8. Раскройте смысл тезиса: «неоднородности материи – источник информации».
9. Докажите, что системное мышление не «изобретено» человеком, а «извлечено» из глубин подсознания.
10. Сравните возможности сознания и подсознания.
11. В чём ограниченность механистической науки. Объясните понятия «редукционизм» и «холизм»?
12. Дайте современную трактовку понятия «система».
13. Объясните, в чём суть закона жизненного цикла.
14. Дайте определение понятий: среда системы, цель, эмерджентность.
15. Каковы принципы построения иерархии систем?
16. Что такое «локусы»?
17. Всегда ли надсистема с подсистемой находиться в иерархических взаимоотношениях?

Литература

1. Ильенков Э.В. Диалектическая логика. – М.: Политиздат, 1984.
2. К. Маркс и Ф. Энгельс. Собрание сочинений, т. 20, стр. 546.
3. Вернадский В.И. Живое вещество и биосфера. - М.: Наука, 1994.
4. Вернадский В.И. Живое вещество. - М.: Наука, 1978.
5. Спиноза Б. Избранные произведения. – М.: 1957. т.1.
6. Пригожин И., Стингерс И. Порядок из хаоса. - М.: Иностр. лит., 1986.
7. Шрейдер Ю.А., Шаров А.А. Системы и модели. М.: Радио и связь, 1982.
8. Морозов И. М.. Природа интуиции. - Минск. Университетское, 1990.
9. Моисеев Н. Н. Расставание с простотой. - М.: 1998.
10. Экономическая теория национальной экономики и мирового хозяйства. / Под. ред А. Г. Грязновой. - М.: Банки и биржи. ЮНИТИ, 1998.
11. Зинченко В. П. Психологическая педагогика. Живое сознание. - Самара СГПУ, 1998.
12. Роттенберг В. С. Разные формы отношений между сознанием и бессознательным // Вопросы философии. 1978, N2.
13. С. Гроф. За пределами мозга. Интернет.
14. Богданов А. А. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
15. Юнг К. Г. Психология бессознательного. - М.: Канон, 1994.
16. Крылов В. Ю., Морозов Ю. И. Кибернетические модели и психология. - М.: Наука, 1984.
17. Дмитриев А. Н, Дмитриева Э. Я. Социально-гносеологические аспекты функциональной структуры бессознательного психического // Бессознательное. т.3. Тбилиси, 1978 – 1985.
18. Узнадзе Д. Н. Экспериментальные основы психологии установки. – Тбилиси, 1961.
19. Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя, 2002.
20. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. Радио, 1979.
21. Хьюбел Д. Мозг. - М.: Мир, 1984.
22. Философия современного естествознания: Учебное пособие для вузов / под общ. ред. проф. Лебедева С.А. .– М.: Гранд, 2004.
23. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: Знание, 1974.
24. Черняк Ю. И. Системный анализ в управлении экономикой. - М.: Экономика, 1979.
25. Уёмов А. И. Диалектико – материалистическое понимание связей между явлениями. // Философские науки, 1958. N1.
26. Dingler H. Das System. – Munhen, 1930.
27. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. - М.: Иностр. лит., 1990.
28. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. - М.: Иностр. лит., 1968.
29. Попов В. П., Крайнюченко И. В. Глобальный эволюционизм и синергетика ноосферы. - Ростов – на - Дону. СКНЦВШ., 2003.
30. Хакен Г. Синергетика. - М.: Мир, 1980.
31. Мильнер Б. З.Теория организации: Учебник. – М.: ИНФРА, 2003.
32. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. - М.: Мир, 1979.
33. Афанасьев В. Г. Общество, системность, познание, управление.- М., 1981.
34. Гробстайн К. Стратегия жизни. – М.: Мир, 1968.
35. Максимов Н. Мыши и динозавры. // Знание – сила, 1995. N5.
36. Шустров В. Г. Эпистеме Мира. - Н. Новгород, Деколь, 1993.
37. Кохановский В. П., Тилинина Т. В. Методология современного естествознания. / Научная мысль Кавказа, 1997, N4.
38. Методологические проблемы современной науки / Под ред. В. С. Молодцова. - М.: Изд-во. МГУ, 1970.
39. Дьяконов И. М. Пути истории: от древнейшего человека до наших дней. – М.: 1999.
40. Реймерс Н. Ф. Экология. - М.: Россия молодая, 1994.
41. Паск. Г. Значение кибернетики для наук о поведении. - // Кибернетические проблемы бионики. - М.: Мир, 1972, вып. 2.
42. Бранский В. П. Теоретические основания социальной синергетики. // Вопросы философии, 2000. N4.
43. Садовский В. Н. Система. Философский энциклопедический словарь. - М.: 1989.

2. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СИСТЕМНОГО МИРОВОЗЗРЕНИЯ

Элементы системности первоначально проявились в мифологическом мышлении. Мифы Гомера представлялись в систематизированной и рациональной форме. В «Теогонии» Гесиода описывается величественный процесс рождения Мира из первоначального хаоса, в чём просматривается идея единства Мира. Космологический процесс описывался с помощью аналогий, как процесс последовательного рождения богов. Сложные природные и социальные явления становились понятными и объяснимыми при сопоставлении их с соответствующими богами. А сама божественная генеалогия носила системный и упорядоченный характер [1].
В ходе развития общества мифологическое сознание пришло в противоречие с практикой и вырастающими на её основе знаниями. Возникла потребность в системе, которая, с одной стороны, давала бы человеку мировоззренческую ориентацию, а с другой, - базировалась бы на некотором знании. Эту роль стала выполнять зарождающаяся философия.
Первые представления об упорядоченности и целостности естественных объектов зародились в античной философии. Термин «система» характеризовал упорядоченность и целостность. Именно в этот период был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей [2]. Философы искали нечто, что объединяет все предметы Мира. Общность движения всех элементов мира, общность связей между частями, общность процессов ясно декларируется в древней философии
Окружающий мир рассматривался как единое целое, как система, имеющая единое первоначало. При этом возникал вопрос: можно ли изучить, познать и объяснить всю природу при помощи познания её частей.
Философ Парменид впервые выработал понятие «бытие» и рассматривал проблемы соотношения бытия и небытия, бытия и мышления. Бытие – это то, что всегда есть; оно едино, вечно, неделимо и неподвижно.
В основе атомистического учения Демокрита (460-370 до н. эры) положена идея множественного первоначала, которая позволяла мыслить движение, возникновение и уничтожение вещей. Демокрит исходил из того, что Мир состоит из мельчайших, неделимых, невидимых частиц (атомов). На основе этой гипотезы объяснялось единство Мира. Мир един, так как его основу составляют атомы. Объяснялось образование множества разнообразных вещей путём различных сочетаний атомов.
Системного взгляда на Мир придерживался Аристотель (384-322 до н. эры), который систематизировал и обобщил знания, накопленные древнегреческой философией. Он утверждал, что вещи и их движение немыслимы без причины, направляющей движение (развитие) к определённой цели [3]. В представлении Аристотеля все процессы обладают внутренней направленностью.
Слово «система» появилось в Древней Элладе 2000-2500 лет назад. Оно означало: «сочетание, организм, устройство, организация, строй, союз». Кроме того, оно выражало определённые акты деятельности, их результаты (нечто, поставленное вместе; нечто приведённое в порядок) [4].
В 15 веке нашей эры трактовка бытия как космоса окончательно сменяется рассмотрением его как системы. Мир воспринимается как система, независимая от человека, обладающая своим типом организации, иерархией, имманентными законами и суверенной структурой [5].
Всякий теоретически мыслящий человек во все эпохи мыслил системно. Примерами могут служить философская система Платона, логическая система Аристотеля, философия Гегеля, идеализм Канта, астрономические системы Птолемея, Кеплера, Галилея, кибернетические системы Винера, Эшби [6].
Более развитые формы философских и естественно - научных представлений о системности появились в 16 - 18 веках. Воспринятые от античности, они получили развитие во взглядах Спинозы и Лейбница, стремившихся к естественной интерпретации системности мира. Идеи системности содержатся в гелиоцентрическом учении Коперника и космогонической теории Лапласа.
Системные представления интенсивно развивались с 18 века. Спиноза толковал логику, как атрибут природного целого, способ выражения всеобщего порядка и связи вещей, рассматривая тело и его окружение как целое, системное [7]. Маркс и Энгельс продолжали развивать эту мысль. «Вся доступная нам природа образует некоторую совокупную связь тел, причем мы понимаем здесь под словом тело все материальные реальности, начиная от звезды и кончая атомом. Сформировалась диалектика как наука о наиболее общих законах взаимосвязи, взаимопревращении явлений».
В это же время понятие «система» активно применяется в науке. Так, немецкий математик и философ И. Г. Ламберт (1727-1777) подчёркивал, что «всякая наука, как и её часть, предстаёт как система, поскольку система есть совокупность идей и принципов, которая может трактоваться как целое. В системе должны быть субординация и координация». В работе М. А. Гольбаха «Система природы, или о законах мира физического и духовного» природа выступает как система, как целое, как совокупность вещей.
Французский просветитель Кондильяк отмечал, что «всякая система, есть не что иное, как расположение частей какого-нибудь искусства или науки в известном порядке, в котором они все взаимно поддерживают друг друга, и в котором последние части объединяются первыми» [8].
И. Кант считал, что система может быть представлена применительно к знанию. «Под системой я разумею единство многообразия знаний, объединенных одной идеей» [9].
Гегель отмечал, что «идея, конкретная в себе и развивающаяся, есть органическая система. Это целостность, содержащая в себе множество ступеней и моментов» [10].
Наиболее бурно системные представления начинают развиваться с середины 19 века. В частности, основанием для этого стало эволюционное учение Ч. Дарвина. Появились системно-структурные теории в химии, периодическая система элементов Менделеева, теория химического строения органических соединений Бутлерова, развивались организменные теории в биологии и функциональные концепции в медицине. Системность объектов начинают связывать с их целостностью, наличием границ, автономностью. В процессе создания фундаментальных теоретических концепций (физика Эйнштейна, геометрии Лобачевского и Римана) расширялись сведения о системных принципах изучения объективного Мира.
Большой вклад в развитие теории систем внесли россияне. Среди них можно назвать Е. В. Федорова («Симметрия правильных систем фигур»), Д. И. Менделеева (периодическая система химических элементов), В. В. Вернадского (биогеохимия), В. Сукачева (теория биогеоценозов).
Первой работой, полностью посвящённой проблемам организации, была работа известного русского исследователя минералов Е. В. Федорова: «Симметрия правильных систем фигур» [11]. В 1891 г. Е. Фёдоров впервые показал, что, несмотря на огромное разнообразие кристаллов, в них существует всего лишь 230 различных типов кристаллических решеток. Оказалось, что количество структурных форм, в которых может существовать материя, гораздо беднее её видового разнообразия. Основное открытие состояло в том, что для любого вещества, способного к кристаллизации, существует ограниченное количество возможных структурных форм. Исследования Фёдорова позволяют считать, что образование различных организационных форм подчиняется некоторым общим законам, управляющих нашим миром.
С конца 19 века математики начали заниматься проблемами, которые, по своему существу, очень близки теории организации. Прежде всего, это некоторые области топологии и качественной теории дифференциальных уравнений.
Несмотря на то, что понятие система известно с давних времен, первые попытки определить его как самостоятельную научную категорию делаются лишь в 30 годы ХХ столетия. Существенный шаг к теории организации был сделан российским учёным А. Богдановым (настоящая фамилия Малиновский). Три тома новаторской книги А. Богданова "Тектология" издавались на русском языке в период с 1912 по 1917 г. [12] Широко обсуждавшееся немецкое издание вышло в 1928 году. Тем не менее, на Западе очень мало известно о первой версии общей теории систем, которая послужила предтечей кибернетики. Даже в "Общей теории систем" Людвига фон Берталанфи, опубликованной в 1968 году и содержащей раздел по истории теории систем, не содержится ни одной ссылки на Богданова. «Трудно понять, каким образом Берталанфи, высокообразованный человек, издававший все свои оригинальные труды на немецком языке, мог упустить работу Богданова» [13].
А. Богданов изучал формы живой материи, общие принципы организации всего материального мира, в том числе организацию общества. Теория Богданова ставила своей целью изучение динамики организационных форм, изучение характера их изменения под действием внешних и внутренних факторов. Богданов на материале из областей естествознания и обществоведения показал существование закономерностей в изменении организационных структур, общих для явлений разной природы. В 1911 г. он выпустил в свет первую часть книги «Всеобщая организационная наука» (Тектология). По существу эта работа одна из первых положила начало «Теории систем». Окончательно она была завершена в 1925-1926 годах.
А. Богданов не даёт строгого определения понятия «организация», т.к. «организация» не имеет смысла без конкретного материального исполнения. Организация – это архитектура фрагментов материального мира, это определённая форма существования материи. Данный термин применим в равной мере к любому уровню материи, то есть можно говорить об организационных формах кристаллов, об организации живой ткани, о сообществах животных, об организации человеческого общества.
Основная идея работы Богданова состоит в том, что ограниченное количество структурных форм материи создает неизмеримое разнообразие окружающей нас действительности.
Богданов рассматривает не застывшие структуры, а их изменения под влиянием внешних факторов и деятельности самой системы. Эти изменения подчиняются вполне определённым законам.
Законы развития можно рассматривать как результат естественного отбора из всех мыслимо возможных процессов. Правила отбора отсеивают те формы движения, которые не ведут к общей цели развития Вселенной. Например, не удается нарушить закон сохранения энергии или импульса. Естественно, что организационные формы в своём развитии также должны следовать определённым законам, столь же объективным, как и законы физики.
Богданов установил, что структуре организации присуща некоторая «организменность», даже в том случае, когда речь идёт об общественных или политических системах. У однажды возникшей организации возникают собственные цели. Одна из этих целей - это сохранение стабильности, что проявляется в функции «консервативность».
Во всех видах систем существуют два противоречивых начала: лабильность (пластичность) и консервативность. Лабильность – это стремление быстро адаптироваться, приспосабливаться к обстоятельствам. Консервативность - явление противоположное лабильности.
Богданов описывал системы, активно взаимодействующие с окружающей средой (открытые) и быстроразвивающиеся. По его мнению, активное использование внешней среды обеспечивает сохранность системы.
Введённые А. Богдановым понятия положительной и отрицательной селекции, положительного и отрицательного отбора, являются продолжением Дарвинской теории эволюции. В первом случае за счёт внешней среды система увеличивает количество внутренних связей, повышает свою сложность и эффективность функционирования.
Наряду с положительной селекцией растут и внутренние противоречия системы. Отдельные её части, превращаясь со временем в более или менее автономные организмы, вырабатывают свои собственные самостоятельные цели. При наличии определённых возможностей их достижения, эти автономные части могут начать действовать вопреки общим целям, например, наперекор всей системе в целом. Отрицательная селекция удаляет все взрывоопасные очаги, преодолевает внутренний антагонизм организации, повышает её однородность, повышает её структурную устойчивость. Но одновременно отрицательная селекция снижает функциональную эффективность организации.
Проблемы структурной селекции в современной экономике связаны с проблемой оптимизации соотношения централизации и децентрализации власти. Централизация в условиях благоприятной экономической конъюктуры может обеспечить быстрое развитие всей системы в целом. Но в неблагоприятных условиях отдельные инициативные элементы могут самостоятельно преодолевать возникшие трудности в интересах всей системы.
Особое место в работе Богданова занимает проблема кризисов (катастроф), получившая в последствии название «теория катастроф». Эта теория в начале появилась в математике, но постепенно была распространена на биологию и на общественные науки.
Ведущая роль в создании теории катастроф принадлежит французскому математику и философу Р. Тому. Математические методы способствовали обнаружению способности систем различной природы испытывать резкие перестройки (бифуркации). Однако идеи, которые высказывал Р. Том, ещё в 1913 г. были опубликованы А. Богдановым. Он подробно изучал условия и механизмы, вынуждающие организацию к быстрым взрывным перестройкам.
В настоящее время проблемы перестройки рассматриваются в научной дисциплине «Теория катастроф». Она изучает явления, приводящие к качественной перестройке структуры системы или процесса. Качественная перестройка структуры и характера движения системы происходит при достижении критических значений её параметров. Эти значения, носят названия точек бифуркаций.
Бифуркации появляются не только в физических системах. Они возникают и играют значительную роль в биологии, экологии, экономике, в политике. Если в процессе эволюции, например, живой системы, какой – то параметр превзойдёт однажды своё критическое (бифуркационное) значение, то, может начаться необратимый процесс перехода биосистемы в новое состояние, свойства которого заранее предсказать невозможно.
Любая организация, как бы ни была совершенна в момент создания или кульминации своей деятельности, как бы хорошо ни соответствовала своей первоначальной задаче, однажды будет нуждаться в коренной перестройке. А. Богданов сформировал существование критических ситуаций как некоторый общий закон. Более того, он утверждал, что чем сложнее система, тем больше шансов в процессе её развитие столкнуться с кризисной ситуацией, с необходимостью перестройки.
Исходным понятием «Тектологии» является «организационный комплекс». А. Богданов отмечал, что для организационных комплексов целое больше суммы его частей, для нейтральных комплексов характерно равенство между ними, а для дезорганизационных - целое меньше своих частей. По определению организационные комплексы аналогичны понятию «система».
А. Богданов сумел увидеть изоморфизм физических, биологических и социальных законов. Впервые предметом исследования стали не конкретные вещи, объекты, как принято в традиционной науке, а организационные отношения и связи, инвариантные относительно форм движения материи.
В «Тектологии», кроме того, даётся достаточно подробная классификация комплексов (систем). Выделены организованные, дезорганизованные, нейтральные, нерегулируемые, регулируемые, бирегулируемые; слитные и четочные комплексы, агрессивные и дегрессивные, равновесные и неравновесные, испытывающие и не испытывающие кризис; сходящиеся и расходящиеся виды комплексов.
К фундаментальным достижениям классификации систем можно отнести раскрытие смысла бирегулируемых систем, в основе которых лежат механизмы прямых и обратных связей, составивших в последствии фундамент кибернетики.
Работа А.Богданова «Тектология. Всеобщая организационная наука» переживает сегодня второе рождение. Богданов первым указал и обосновал идею необходимости перехода от дифференцированного и специализированного знания и способа мышления к интегрированному знанию. В широком смысле «Тектология» – это учение о взаимодействии мировых факторов, организации и оптимизации их связей и отношений. Теорию организации А. Богданова можно считать фундаментом теории систем.
В 20-е годы ХХ века английский математик и философ А. Н. Уайтхед сформулировал философскую систему, ориентированную на процессы. В тот же период времени психолог У. Кэннон развил концепцию гомеостазиса, позволяющему организмам поддерживать состояние динамического равновесия на фоне некоторого колебания внутренних параметров.
Гомеостазис (в переводе с греческого языка Homoios – одинаковый, подобный и stasis – состояние) означает свойство живых организмов поддерживать «внутреннюю среду» в состоянии, обеспечивающем возможность нормального функционирования живых клеток. Способность конкретной системы самостоятельно поддерживать гомеостазис характеризует её устойчивость, а состояние, при котором система устойчива, получило название «стабильное состояние». Функцию гомеостазиса, обеспечивающего поддержание динамического постоянства жизненно важных системных параметров организма, впервые ввёл кибернетик У.Р.Эшби.
Процессуальная философия психолога Уайтхеда, концепция гомеостазиса Кэннона и экспериментальные работы в области метаболизма оказали сильное влияние на Людвига фон Берталанфи и привели к созданию «Теории открытых систем».
Характерное для 19 века стремление свести все уровни реальности к физическому уровню, сменилось пониманием Мира, как множества разнородных сфер реальности. Эти сферы хотя и теснейшим образом связанны друг с другом, но не сводимы друг к другу. Возникла идея построения единой науки на базе изоморфизма её законов в различных областях знания.
В 40-е годы Берталанфи попытался объединить различные понятия системного мышления и организменной биологии в формальную теорию живых систем. Основные идеи «Общей теории систем» (ОТС) впервые были изложены Л. фон Берталанфи в лекциях, прочитанных в 1937 – 1938 гг. в Чикагском университете, а первые публикации по этому поводу относятся к периоду 1947 – 1950 гг. [14].
Садовский В. Н. отмечал [15], что одним из стимулов разработки «Общей теории систем» для Берталанфи было стремление объединить науки, развить, по словам К. Боулдинга, «обобщающий слух», преодолеть «глухоту специализации».
Основными задачами ОТС Л. фон Берталанфи считал: формулирование общих принципов и установление точных законов в нефизических областях знаний (биология, социальная сфера); выявление изоморфизма законов в различных сферах знания. Берталанфи подчеркивал, что любой общий закон проявляется во всех объектах, попадающих под его действие, и посчитал, что общим признаком всех объектов является то, что они есть системы [14].
Концепции общей теории систем за свою историю многократно изменялись. Л. фон Берталанфи произвёл значительные модификации по сравнению со своей первоначальной версией. Таким образом, основными задачами «общей теории систем» Л. фон Берталанфи являются:
1. Формулирование общих принципов и законов систем независимо от их вида, природы, составляющих их элементов и отношений между ними.
2. Установление точных и строгих законов для не физических областей знания.
3. Создание основы для синтеза современного научного знания в результате выявления изоморфизма законов, относящихся к различным сферам реальности.
Для характеристики и описания систем Берталанфи использует следующие формальные свойства.
Целостность означает, что изменение любого элемента оказывает воздействие на все другие элементы системы и ведёт к изменению всей системы, и, наоборот, изменение любого элемента зависит от всех других элементов системы.
Суммативность означает, что изменение любого элемента зависит только от него самого, и изменение всей системы является суммой изменений её элементов, не зависящих друг от друга (взаимодействие в этом случае равно нулю).
Механизация – это процесс перехода системы от состояния целостности к состоянию суммативности. При этом коэффициенты взаимодействия каждого отдельного элемента системы уменьшаются и могут приблизиться к нулю.
Централизация – это процесс увеличения коэффициентов взаимодействия у части или у отдельного элемента системы. В результате незначительные изменения этой части (ведущая часть системы) приводят к существенным изменениям всей системы.
Иерархическая организация системы – заключается в отделении элементов низшего порядка от элементов более высокого порядка.
Общая теория систем призвана способствовать интеграции научного знания; на её основе возможно осуществление нового подхода к проблеме единства научного знания, т.е. вместо редукционизма выдвигается идея перспективизма – единства науки на базе изоморфизма законов в её различных областях.
Важным разделом общей теории систем является теория открытых систем. Следует подчеркнуть, что различие между закрытыми и открытыми системами условно. Закрытых объектов в природе не существует и не следует изучать их в учебной литературе. Если исследователь для упрощения пренебрегает фактом связей объекта со средой, то только тогда мысленную систему можно считать закрытой.
Основу организмической концепции Берталанфи, разработанной в 20-е – 30-е годы ХХ века, составляет представление о том, что живой организм – это не конгломерат отдельных элементов, а определённая система, обладающая организованностью и целостностью. Причём эта система находиться в постоянном изменении – «организм напоминает скорее пламя, чем кристалл или атом». Для познания таких объектов необходимо изменение метода мышления.
Следует обратить внимание на большое сходство «открытий» Л. фон Берталанфи с результатами работ А. Богданова. Следует также заметить, что неизменность атома (и других неорганических объектов) является кажущейся. Атом, например, реагирует на внешние воздействия, вступает в химические реакции, распадается (радиоактивность). Но эти процессы исследователь может себе позволить в некоторых случаях не замечать.
Определение понятия «система» до сих пор не завершено. Начавшийся в 50 – 60 годы "системный бум" не только не уменьшил, но даже увеличил неопределенность толкования понятия «система». Значительно возросло число его трактовок. В настоящее время существует немало работ, подробно разбирающих существующие взгляды на понятие «система». Однако общепринятого и достаточно корректного определения системы нет. Существуют лишь различные её толкования. Этот вопрос будет рассмотрен в главе 3.
С середины ХХ века по мере появления сложных технических систем стала возрастать степень комплексности и сложности проблем. Затраты на реализацию того или иного решения стали достигать значительных размеров, а риск неудачи становился всё более ощутимым. Требовался учёт всё большего числа взаимосвязанных факторов, а времени на решение становилось всё меньше. В связи с этим потребовались методы, которые позволяли анализировать сложные проблемы как целое, обеспечивающие рассмотрение многих альтернатив, каждая из которых описывается большим числом переменных. Получившаяся в результате развития и обобщения широкая и универсальная методология решения проблем была названа «системный анализ» (см. главу 7).
Большую роль в становлении системных представлений сыграли исследования в области теории управления. Основы теории автоматического регулирования заложил И.А. Вышнеградский (1831 - 1918). А. А. Ляпунов разработал общие задачи устойчивого движения (1857 – 1918). В ХХ веке А. Тьюринг (1912 – 1954) создал теорию универсальных автоматов (первая английская ЭВМ). Дж. Фон Нейман (1903 -1957) разработал ЭВМ в США. Основатель кибернетики Н. Винер убеждал общественность в единстве механизмов управления в машинах и живых организмах (1948). В то же время К. Шеннон разработал идеи теории информации. Большой вклад в развитие кибернетики внес У. Р. Эшби (1958).
В Советском Союзе в области теории информации и кибернетики работали академик Л. В. Кантарович (1939), академик Глушков (1923 – 1982), академик Берг (1893 - 1979) и др.
Развитие теории управления привело к осознанию, что организации не распадаются под влиянием внешних воздействий только благодаря процессам самосохранения (гомеостазиса). Такие процессы были описаны еще в «Тектологии» А. Богданова [12], и далее развиты в Общей теории систем (ОТС) Л. фон Берталанфи [14]. Для поддержания процессов самоорганизации необходимы обратные связи.
Кибернетика внесла в системные представления идею управляемости организаций различного уровня сложности. С позиций кибернетики удалось увидеть общность (инвариантность) механизмов управления в машине и живых организмах [16, 17]. В дальнейшем эта концепция привела к представлению о самоуправляемой Вселенной.
Ограниченностью кибернетики явилась концепция «черного ящика». Исследуемый объект рассматривался только как функциональная связь входов и выходов системы. Но как эта связь реализовалась в структуре объекта («черном ящике»), кибернетиков не интересовало. Однако важно не только, что происходит, но и почему происходит, поэтому дальнейшее развитие теории систем стало возможным только при раскрытии содержания «черного ящика».
Классическая наука мало интересовалась переходными состояниями и процессами. Из экспериментов их старались исключать. Но вся природа фактически является единым непрерывным «переходным» процессом. Мы живем в эволюционирующем, переходном мире. Стационарные состояния кратковременны, поэтому динамика переходных процессов важнее, чем статика.
Гомеостатированные объекты не могут эволюционировать, они слишком консервативны. Эволюция нарушает гомеостазис организации, заставляет её совершать переходы в другое состояние. Механизмы таких процессов кибернетика не изучала. Идеи глобального эволюционизма в теорию систем внесла синергетика, которая изучает механизмы и причины эволюционных переходов.
На волне идей глобального эволюционизма возникла наука о самоорганизации материи и механизмах глобальной эволюции [18, 19]. Каждая наука описывает объекты «своим» языком. Синергетику интересует развитие объектов любой природы. Она описывает эволюцию на языке, понятном всем. Мировоззренческие следствия синергетического знания могут быть сформулированы без употребления математического инструментария и языка программирования, что делает их удобными для гуманитариев. Появилась надежда, что сверхсложная социоприродная среда может описываться небольшим числом фундаментальных идей и образов, а затем, возможно, и математических уравнений.
В 70 гг. 20 века в науке сложилось понимание возможности самоорганизации материи под влиянием внутренних причин. Появились понятия детерминированный хаос, фрактал, автопоэзис, диссипативные структуры, синергетика [20]. Все теории приблизительно об одном. Они представляют собой учения о взаимодействии, о развитии, о самоорганизации систем разной сложности. Синергетика делает акцент на изучении неустойчивых процессов, т.е. процессов развития.
Синергетика и нелинейное мышление возникли в естественных науках, но их приложения полезны для социальных процессов, например, экономических. Нелинейное мышление становится отличительной чертой человеческой истории. История переходит от описательной фазы к сослагательному наклонению. Ход истории оценивается в плане альтернативных сценариев [22, 23]. Таким образом, синергетика - это синтетическая наука, объединяющая редукционизм и холизм, реализующая свои возможности в результате конвергенции многих предшествующих наук.
Как видно, теория систем продолжает развиваться, включая в себя всё большее количество законов природы. Один из важнейших аспектов современного развития научной мысли состоит в том, что мы более не признаём существования универсальной картины Мира. «Все научные построения являются моделями, представляющими определённые аспекты или стороны реальности». «Различные теории систем являются моделями различных аспектов Мира. Это, конечно, не исключает, а скорее предполагает возможность последующих синтезов, в которые войдут и будут объединены различные, современные исследования целостности и организации» [24].

Выводы

1. Элементы системного мышления первоначально проявились в мифологии. Представления о системности в природе развились в античной философии.
2. Бурное развитие философских и естественно - научных представлений о системности в природе произошло в 16 - 18 веках.
3. В 19 веке системность объектов связывалась с целостностью, наличием границ, автономностью.
4. Выдающийся российский учёный А. Богданов показал существование общих закономерностей в изменении организационных структур для явлений разной природы.
5. Идеи А. Богданова и французского математика Р. Тома положены в основу современной научной дисциплины «Теория катастроф».
6. Создание «Теории открытых систем» Людвига фон Берталанфи – это важный этап в построении общей теории систем.
7. «Системный анализ» есть универсальная методология решения сложных проблем.
8. Исследования в области теории управления сыграли ключевую роль в становлении современных системных представлений.
9. Благодаря процессам самосохранения (гомеостазиса) организации не распадаются под влиянием внешних воздействий. Для поддержания процессов самоорганизации необходимы обратные связи.
10. Кибернетика внесла в системные представления идею управляемости организаций различного уровня сложности, а синергетика - идеи глобального эволюционизма.

Контрольные вопросы

1. Опишите этапы появления представлений о системности в природе.
2. Какова концепция античной философии о системности в природе?
3. Дайте представления древнегреческих философов о первоначале и всеобщем?
4. Как понималось слово «система» в древней Элладе?
5. Поясните формы философских и естественно - научных представлений о системности в природе в 16 - 18 веках.
6. Расскажите о роли российских учёных в создании теории систем.
7. Каковы основные положения работы А. Богданова «Тектология».
8. Что изучает теория катастроф?
9. Каковы основные задачи «общей теории систем» Л. фон Берталанфи?
10. Какие формальные свойства использовал Берталанфи для характеристики и описания систем?
11. В чём суть организмической концепции Берталанфи?
12. Что такое «системный анализ»?
13. Чьи исследования сыграли большую роль в становлении системных представлений? Перечислите их.
14. В чём ограниченность кибернетики?
15. Что такое синергетика и что она изучает?

Литература

1. Тюхин В. С. Отражение, системы, кибернетика. - М.: Наука, 1972.
2. Философский словарь. - М: Политиздат, 1980.
3. Аристотель. О частях животных. – М.: 1937.
4. Огурцов А. П. Этапы интерпретации системного научного знания (античность и новое время) \\ Системные исследования: Ежегодник. - М.: Наука, 1974.
5. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа Учебное пособие.- С-Пб: Изд. дом «Бизнес-пресса», 2000.
6. Карташев В. В. Система систем. – М.: Прогресс – Академия, 1995.
7. Ильенков Э. В. Диалектическая логика. – М.: Политиздат, 1984.
8. Кондильяк. Соч. в 3-х т. - М.: т.2, с. 6.
9. Кант И. Соч. в 6 т. - М.: 1964. т.3, с.80.
10. Гегель. Соч. - М.: 1932. т.9, с.32.
11. Моисеев Н. Н Люди и кибернетика. - М.: Молодая. гвардия,1984.
12. Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
13. Капра С. П. Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем. – «София», 2002.
14. Берталанфи Л. Общая теория систем. - М.: Системное моделирование, 1969.
15. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: Знание, 1974.
16. Винер Н. Кибернетика. - М.: 1968.
17. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. - М.: Иностранная литература, 1968.
18. Климонтович Н. Ю. Без формул о синергетике. - Минск, Высшая школа, 1986.
19. Князева Е. Н Синергетике – 30 лет. Интервью с профессором Хакеном // Вопросы философии, 2000. N3.
20. Хакен Г. Синергетика. - М.: Мир, 1980.
21. Буданов В. Г. Синергетическая парадигма. - М.: 2002.
22. Гамаюнов С. От истории синергетики к синергетике истории // Общественные науки и современность, 1994. N2.
23. Малинецкий Г. Г. Нелинейная динамика и историческая механика. // Общественные науки и современность, 1997, N2.

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОНЯТИЯ «СИСТЕМА»

«От того, что мы понимаем под системой, в значительной степени зависит решение вопроса о специфических признаках системного подхода и системного анализа, а также в целом системных исследований [1]. Слово «система» (от греч. systema) означает нечто составленное из частей, соединение [2], и характеризует упорядоченность и целостность естественных объектов [2]. Система означала единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, а также знаний о природе и обществе [3].
В период античной философии было осознано, что целое больше суммы его частей. К 30-м годам ХХ века в организменной биологии, гештальт психологии и экологии были сформулированы ключевые критерии системного мышления. Изучение организмов, их частей и сообществ, привело ученых к выводу, что эти организации могут характеризоваться понятиями «целостность», «связность», «взаимоотношения». Эти представления были поддержаны революционными открытиями в квантовой физике, в мире атомов и субатомных частиц [4].
В наше время слово «система» стали применять слишком широко. Это и система здравоохранения, и система образования, и нервная система, солнечная система и т. п. Начавшийся в 50 – 60 годы "системный бум" не только не уменьшил, но даже увеличил неопределенность толкования понятия система. Значительно возросло число его трактовок. В настоящее время существует немало работ, подробно разбирающих взгляды на это понятие.
Несмотря на то, что понятие система известно с давних времен, первые попытки определить его как самостоятельную научную категорию делаются лишь в тридцатые годы нашего столетия с появлением первых концепций общей теории систем (А. Богданов, Л. Берталанфи).
Л. фон Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих элементов. «Всё состоящее из связанных друг с другом частей будем называть системой» [5]. Это определение самое широкое и самое простое потому, что в мире всё каким либо образом связано, и может быть названо системой. Дальнейший период весьма богат разнообразными подходами к пониманию смысла понятия "система".
Например, в математике характерно понимание системы как отношения. Кибернетика делает акцент на выделение в системе входов, выходов, и способах переработки информации. Целесообразно провести классификацию множества определений.
Первую группу составляют наиболее общие определения системы как комплекса элементов, находящихся во взаимодействии [6]. Рассмотрим примеры, выделяя ключевые слова.
1. В самом общем и широком смысле системой принято называть любое достаточно сложное образование, состоящее из множества взаимосвязанных элементов, которые как единое целое взаимодействуют с внешней средой [7].
2. «В настоящее время достаточно рассмотреть систему как группу физических объектов в ограниченном пространстве, которая остаётся тождественной как группа в оцениваемом периоде времени» (Г. Бергман.) [Цит. по 1].
3. Система - это "ансамбль взаимосвязанных элементов". (Г. Е. Зборовский и Г. П. Орлов) [Цит. по 1].
4. «Система – упорядоченная совокупность элементов, между которыми существуют или могут быть созданы определённые отношения» [8].
5. Система есть «целое, составленное из многих частей. Ансамбль признаков» (К. Черри) [Цит. по 1].
6. Система - размещение физических компонентов, связанных или соотносящихся между собой таким образом, что они образуют или действуют как целостность» (Дистефано) [Цит. по 1].
7. Под системой обычно понимают наличие множества объектов с набором связей между ними и их свойствами. Объекты (части системы) функционируют во времени как единое целое [9].
8. Система – это множество элементов с отношениями между ними и между их атрибутами (А Холл, Р. Фейджин) [10].
9. Взаимосвязь самых различных элементов. Всё, состоящее из связанных друг с другом частей, есть система [11].
10. Сеть взаимосвязанных элементов любого типа, концепций, объектов, людей. Систему можно определить как любую сущность, концептуальную или физическую, которая состоит из взаимосвязанных частей [12].
11. У. Гослинг понимает под системой «собрание простых частей» [1].
12. «Система» - взаимодействующий комплекс, характеризующийся многими взаимными путями причинно-следственных воздействий» (К. Уотт) [Цит. по 1].
13. Собрание или соединение объектов, объединенных регулярным взаимодействием или взаимозависимостью» есть система [13].
14. Система – это «упорядоченно действующая целостность» [13].
15. По определению И. Миллера система представляет собой "множество элементов вместе с их отношениями" [Цит. по 1].
При всех тех нюансах, которые отличают эти определения, у них есть общее. Данная группа определений обобщённо характеризует систему как совокупность (сеть, собрание, комплекс, ансамбль, группа, образование) множества частей, связанных (взаимодействующих, состоящих в отношениях, упорядоченных) между собой.
Отметим основные понятия, входящие в это определение. Части системы — это подсистемы, элементы. Взаимосвязи между элементами осуществляются как процесс взаимодействий. Все системы содержат множество элементов, которые находятся в неразрывной взаимосвязи друг с другом и в определенных отношениях. В свою очередь, эти отношения и связи образуют целое, отличное от простой суммы его составляющих.
По этому определению системой могут оказаться два любых произвольно выбранных объекта с очень слабыми связями. Однако кибернетический подход к системам не признает «слабые» связи. Современная теория информации утверждает, что при распространении сигнала его интенсивность падает, возрастает количество помех (шумов). Кибернетика изучает только такие системы, в которых сигнал не просто должен дойти до адресата, но и вызвать в нем реакцию обратной связи. Реакция сложного объекта возникает только на те сигналы, которые превышают «порог чувствительности» приёмника [14]. Ослабленные сигналы взаимодействия не вызовут реакции и не возникнет процесс авторегулирования.
Однако, не принятые кибернетикой определения первой группы, хорошо согласуются с философским пониманием системы. Наблюдения показывают, что все «уголки» видимой Вселенной подчиняются единым законам развития. Атом водорода на расстоянии в миллиарды световых лет излучает такой же спектр, как и водород Солнца. Строение галактик единообразно. Когерентность развития Вселенной наводит на мысль о её единстве, целостности, связанности (т.е. системности), хотя удлинение связей во Вселенной (тем более до бесконечности) должно ослаблять взаимодействие между частями (практически до нуля).
С позиций кибернетики, ослабление связей разрушает систему, превращает её в конгломерат и Вселенную нельзя признавать системой [15]. Налицо противоречие. Современная естественно – научная трактовка понятия «система» не совпадает с её философским звучанием, в котором достаточно существования любой связи (взаимодействия) между её частями, чтобы признать Вселенную системой.
Расхождение, по-видимому, заключаются в том, что для философии важен сам факт взаимосвязи (даже на бесконечно малом уровне), а для кибернетики, теории управления интерес представляют только функционально значимые связи. Проведенное сопоставление ещё раз подчеркивает незавершённость «Общей теории систем».
Не исключено, что «вселенские» связи осуществляются не только электромагнитными и гравитационными взаимодействиями, ослабевающими пропорционально квадрату расстояния, но и малоизученными пока взаимодействиями, например, торсионными [16]. Если это так, то противоречие снимается.
Вторая группа определений отражает точку зрения кибернетики, согласно которой выделяются входы и выходы системы. Входы и выходы связывают кибернетическую систему с окружающей средой. Через входы действуют стимулы внешней среды. Реакции системы осуществляются через выходы. При этом используется концепция «черного ящика», т.е. не раскрывается внутреннее, структурное содержание системы (ящика). «Черный ящик» является вещью в себе, его нельзя представить совокупностью элементов, т.к. неизвестно его устройство. Представление о системах в кибернетике ограничивается совокупностью абстрактных функций. Достаточно знания функциональной связи входов и выходов. Приведем примеры «кибернетических» определений системы.
1.«Система – любая совокупность переменных, которую наблюдатель выбирает из переменных, свойственных реальной «машине» (У. Росс Эшби) [1].
2.«Теория систем исходит из предположения, что внешнее поведение любого физического устройства может быть описано соответствующей математической моделью, которая идентифицирует все критические свойства, влияющие на операции устройства. Получающаяся в результате этого математическая модель называется системой» (Т. Бус) [1].
3. «Система – в современном языке – есть устройство, которое принимает один или более входов и генерирует один или более выходов» (Дреник) [1].
4. Система представляет собой отображение входов и состояний объекта в его выходах [17].
5. У. Эшби [18] и Дж. Клир [19] определяют систему как совокупность переменных. «Система есть множество предметов вместе со связями между ними и между их признаками» [196].
6. О. Ланге, понимающий под системой «множество связанных, действующих элементов, рассматривает связь как один из видов отношений [1].
Видно, что кибернетическое понятие «система» максимально формализовано и символично (совокупность переменных, математическая модель, функции входа и выхода). Кибернетиков не интересовало, что находится внутри «черного ящика», важно как связаны функции на входе системы с функциями выхода. Именно это обобщение позволило увидеть сходство управления в машине и в организме [20, 21]. Однако любое упрощение неизбежно становится тормозом развития, к чему и привела концепция «черного ящика».
Выше уже отмечалось, что с точки зрения кибернетики понятие «система» можно распространять только до некоторого «горизонта» взаимовлияния. Сигнал по ходу движения рассеивается, ослабляется, засоряется помехами. С некоторым объектом может взаимодействовать только часть внешней среды, которую принято называть «полем деятельности» [7]. На объект существенное влияние может оказывать только часть факторов поля деятельности. Эту часть называют сегментом поля деятельности. И, наконец, внутри сегмента поля деятельности факторы являются неравноценными по своему влиянию на конечный (или этапный) результат деятельности объекта. Например, на поведение каждого человека влияет общество. Но наиболее сильное влияние оказывает небольшая группа людей (семья, начальство, друзья и др.).
Для осуществления во внешней среде той или иной функции должно происходить взаимосодействие системы со средой, причем в этом взаимосодействии конкретная функция может реализоваться только частью элементов системы на базе использования только некоторых их свойств. Например, бухгалтерия взаимодействует с внешней финансовой системой, а маркетинговая служба – с рынком. Кастлер [7] предлагает назвать эту часть системы сигнатурой. К основным системным единицам, можно отнести все элементы, оказывающие эффективное влияние на выполнение и обеспечение наиболее важных функций системы.
«Кибернетический «взгляд на системы отличается прагматичностью, селективностью. Сознание строит систему, исходя из потребностей. «Лишнее» отсекается, задача упрощается для формального описания. Но при селекции важно знать меру, т.к. вместе с водой «из корыта можно выплеснуть и ребенка».
Прагматичность кибернетики упрощает действительность, оставляет вне поля зрения многие стороны реальности. Например, известное явление «телепатия» (передача мыслей на расстоянии) не может признаваться кибернетикой, т.к. неизвестны каналы телепатической связи. А если нет связей, то нет и системы. Однако, могут существовать ещё непознанные наукой каналы связи. В этом случае кибернетическая теория систем, отрицающая факт телепатии, становится «тормозом» в развитии науки.
Третью группу составляют определения системы, связывающие её с целенаправленной активностью. Цель - это состояние, которое система должна достичь в процессе своего функционирования [22]. Цель – это направленность поведения открытой нелинейной системы, наличие «конечного состояния» (завершающего лишь некоторый этап её развития). Система – это «сложное единство, сформированное многими, как правило, различными факторами и имеющее общий план или служащее для достижения общей цели» [1].
Например, Верещагиным И. М. система определяется как «организованный комплекс средств достижения общей цели. Ухтомский А. А. ввел понятие функционального органа – временного сочетания функционально различных элементов. Это направление было развито П. К. Анохиным [23,24], исследовавшим нейронные системы мозга. «Система – это функциональная совокупность материальных образований, взаимосодействующих достижению определённого результата (цели), необходимого для удовлетворения исходной потребности».
Строгое сочетание процессов и структур, объединенных для достижения цели, носит название функциональной системы. В функциональную систему включаются только те элементы, которые содействуют достижению цели. Все элементы и функции, не помогающие этому результату, мысленно устраняются. Системный анализ объекта, заключается в формировании субъективного образа функциональной системы, выделении сознанием среди множества элементов и связей только тех, которые приносят пользу в достижении целей системы.
Использование принципа цели в определении системы вызывает много вопросов. Представления о целеустремленности систем появилось из исследований творческой деятельности человека. Всем сознательным действиям человека предшествует формулирование цели. Сложилось ложное впечатление, что для целеполагания требуется воля, разум человека. Позже понятие «цель» распространили на неживые системы.
В более широком определении цель представляет собой направление «внутренней активности объекта» [25]. «Основное и характерное направление активности в данный момент времени можно назвать целью деятельности объекта, а его поведение, обусловленное этим направлением активности — целенаправленным» [26].
Однако для многих природных систем цель развития неизвестна. Например, биоценозы содержат множество элементов, связанных между собой. Поддерживается гомеостазис, наблюдается эволюция, но для какой цели? Какая цель у развивающейся Вселенной? Или какова цель гипотетического творца? Очень часто в человеческой деятельности истинные цели скрываются.
У каждого сложного объекта должно существовать множество целей (дерево целей), тогда какую цель принять за системообразующую? Однако у всех длительно существующих объектов среди неизвестных целей обязательно присутствует цель самосохранения, выживания.
Можно сделать заключение, что принцип цели не является универсальным для всех определений систем, а только для тех, в которых можно безошибочно определить цель.
Четвертую группу определений системы выводят через указание признаков, которыми должен обладать объект, чтобы его можно было отнести к категории «система» [27]. А. И. Уёмов считает, что «наличие вещей и отношений между ними является необходимым, но недостаточным условием образования системы». По его мнению, необходимо привлечь ещё одну категорию – «свойства». Таким образом, основой концептуального аппарата, используемого в рассматриваемом варианте общей теории систем, являются категории: «вещи», «свойства» и «отношения» [28].
Такая методологическая установка отрицает возможность определять системы только по принципу взаимосвязанности (первая группа определений). Всякое взаимодействие лишь тогда приобретает системные признаки, когда оно получает своё оформление через свойства «целостность» и «интегративность» (эмерджентность). Приведём примеры таких определений.
1. Система – это совокупность элементов, организованных таким образом, что изменение, исключение или введение нового элемента закономерно отражается на остальных элементах [29].
2. «Системой является не всякая совокупность элементов, а лишь такое образование, в котором все элементы настолько тесно связаны, что данное образование противостоит внешним телам как единое целое [30].
3.«Системой» является «совокупность элементов, находящихся в отношениях и связях между собой и определяющих определённую целостность, единство» [31].
4. Система – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которые образуют определённую целостность, единство [32].
5. Под системой понимается совокупность элементов, соединенных отношениями, порождающими интегративное или системное свойство, отличающее данную совокупность от среды и приобщающее к этому качеству каждый из её компонентов [33].
6. «Системой будет являться любой объект, в котором имеет место какое-то отношение, удовлетворяющее некоторым заранее определённым свойствам» [34].
Приведенная группа определений, предполагает существование систем (где присутствует интегративность) и не систем (где отсутствует интегративность).
Очевидно, что любой объект человеческое сознание умеет выделять на фоне сплошной среды. Выделение осуществляется по некоторым отличительным признакам. Это могут быть свойства, форма, функции. Если сознание его идентифицировало, следовательно, объект отличается от среды какими – то интегративными свойствами. Если объект не отличим от среды, то для сознания он отсутствует, следовательно, не может быть представлен в виде системы. Только после выделения объекта из среды его начинают расчленять на элементы, связи, отношения. Подробный анализ этой проблемы проведен в главе 7.
Итак, существует семейство понятий «система». При всех нюансах, которые отличают все эти определения, у них есть и общее - завершённость внутреннего строения. Система дифференцируется относительно среды по характерному набору признаков (свойств), оставаясь с ней связанной. Устойчивость признаков при возмущающем воздействии среды определяется внутренней активностью системы. Эта активность называется самоорганизацией.
Следует подчеркнуть, что понятие «завершённость» имеет отношение к той среде, в которой система функционирует. Изменение среды создаст конфликт, и структура системы перейдет в ранг незавершенных структур. Самоорганизация будет создавать вектор развития в направлении завершенности (адаптация).
Наиболее общим определением понятия «система» является: целостная совокупность множества связанных элементов», обладающая различимыми свойствами и сохраняющая их некоторое время. При этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств составляющих её элементов. Стремление сохранять свойства (гомеостатирование, самосохранение) является общим признаком всех консервативных систем.
Итак, понятия элемент, связь, граница и цель системы являются результатом аналитической деятельности человека. Каждый исследователь видит то, что его интересует, поэтому напомним определение Клира: «Системой является все, что мы хотим рассматривать как систему». Каков интеллект, такова и система. Поэтому ОТС - это еще не законченная теория, а комплект концепций, находящийся в развитии.
В этой связи можно рассмотреть вопрос о классификации систем на открытые и закрытые. В сплошной, непрерывной, связанной среде не может существовать изолированных фрагментов. Только сознание способно создать изолированную модель. Если игнорирование внешних связей не приведет к ошибочным выводам, то такое упрощение допустимо. Но известны факты из истории науки, когда такое упрощение приводило к ложным заключениям. Речь идет о прогнозе тепловой смерти Вселенной, основанном на законах классической термодинамики. Законы, выведенные на основе упрощенных, изолированных систем, оказались ложными (приложение 1).
Идеи глобального эволюционизма вносят новые взгляды в понятие «система». Развивающаяся гносеология (теория познания), переводит понятие «система» из сферы объективного в область субъективного.
В главе 1 мы уже касались вопроса о субъективности понятия «система». Привычка отождествлять систему и объект, по поводу которой строится система, приводит к ряду трудностей. Чтобы их избегать, необходимо использовать систему как теоретический инструмент исследования объекта, а не как сам объект. Для реальных объектов лучше использовать понятие «организованность». Понятия «организованность» и «система» относятся как объективное и субъективное. Организованность существует в природе независимо от сознания. Система – это способ отражения организованности в сознании.

Выводы

1. Существует семейство понятий «система». Наряду с отличиями у них есть и общее – это завершённость внутреннего строения.
2. Понятие «завершённость» имеет отношение к той среде, в которой система функционирует.
3. Система дифференцируется относительно среды по характерному набору признаков (свойств), оставаясь с ней связанной.
4. Устойчивость признаков при возмущающем воздействии среды определяется внутренней активностью системы. Эта активность называется самоорганизацией.
5. Наиболее общим определением понятия «система» является: целостная совокупность множества связанных элементов, обладающая различимыми свойствами и сохраняющая их некоторое время. При этом свойство самой системы не сводится к сумме свойств составляющих её элементов.
6. Понятия элемент, связь, граница и цель системы являются результатом аналитической деятельности человека.
7. Каждый исследователь видит то, что его интересует, поэтому, каков интеллект исследователя, такова и система.
8. ОТС - это еще не законченная теория, а комплект концепций, находящийся в развитии.

Контрольные вопросы

1. Как определял систему Л. фон Берталанфи?
2. Проведите классификацию определений «система».
3. Дайте представления о каждой группе определений «система».
4. Почему ОТС не является законченной теорией?
5. Сформулируйте наиболее общее определение «система».
6. Какие понятия лежат в основе представления «система»?

Литература

1. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: 1974.
2. Философский словарь. - М.: Политиздат, 1980.
3. Большая советская энциклопедия. Т.39. С.158.
4. Блохинцев Д. И. Основы квантовой механики. - М.: 1961.
5. Берталанфи Л. Общая теория систем. - М.: Системное моделирование, 1969.
6. Советский энциклопедический словарь. - М., 1980. с. 1109.
7. Крылов В. Ю., Морозов Ю. И. Кибернетические модели и психология. - М.: Наука, 1984.
8. 8.Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: Учебное пособие.- СПб.: Изд. .дом «Бизнес-пресса», 2000.
9. Жариков О. Н., Королевская В. И., Хохлов С. Н. Системный подход к управлению: Учеб. пособие для вузов / Под редакцией Персианова.- М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2001.
10. Лекторский В. А., Садовский В. Н. О принципах исследования систем // Вопросы философии,1960.N8.
11. Бир Ст. Кибернетика и управление производством. - М.: Физматгиз, 1963.
12. Акофф Р. Л. Системы, организации и междисциплинарные исследования // Системные исследования. Ежегодник, 1969. М., 1969.
13. Klir G. J. An Approach to General System Theory. - New York, 1969.
14. Дружинин В., Конторов Д. С. Системотехника. - М.: Радио и связь, 1985.
15. Милюхин С. Т. Материя в её единстве, бесконечности и развитии.- М.: 1966.
16. Философия современного естествознания: Учебное пособие для вузов / По общ. ред. проф. С. А. Лебедева. – М.: ФАИР – ПРЕСС, 2004.
17. Месарович М. Основание общей теории систем // Общая теория систем. - М.: Мир, 1966.
18. Эшби Р. Введение в кибернетику. - М.: Иностр. лит., 1970.
19. Клир Дж. Системология. Автоматизация решения системных задач. - М.: Иностр. лит., 1990.
20. Винер Н. Кибернетика. - М.: 1968.
21. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. - М.: Иностр. лит., 1968.
22. Фетисов В. А. Основы системного анализа. М.: 1988.
23. Анохин П. К. Узловые вопросы теории функциональных систем. М.: Наука, 1971.
24. Анохин П. К. Философский смысл проблемы естественного и искусственного интеллекта. // Вопросы философии, 1973, N6.
25. Паск. Г. Значение кибернетики для наук о поведении. - // Кибернетические проблемы бионики. - М.: Мир, 1972, вып. 2.
26. Князева Е. Н. 30 лет синергетике. // Вопросы философии, 2000. N4.
27. Ерохина Е. А. Теория экономического развития: системно-синергетический подход. - М.:1999.
28. Уёмов А. И. Диалектико – материалистическое понимание связей между явлениями. // Философские науки, 1958. N1.
29.Топоров В. Н. Из области теоретической топономастики // Вопросы языкознания, 1962. N6.
30. Милюхин С. Т. О диалектике развития неорганической природы. - М.: 1966.
31. Блауберг И. В., Садовский В. Н., Юдин Э. Г. Системный подход в системной науке, проблемы методологии системного исследования. - М.; Мысль, 1970;
32. Лопатников Л. И. Краткий экономико-математический словарь.- М.: Наука,1979.
33. Шабров О. Политическое управление. - М.; Интеллект, 1997.
34. Уёмов А. И. Системный подход и общая теория систем. - М.: Мысль, 1978.

4. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ И СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ (СТС)

В предыдущих разделах было установлено, что системы моделируются сознанием. В силу принципа иерархичности любая система по своей структуре состоит из подсистем и элементов и сама является частью надсистемы [1]. Поэтому процедура синтеза системы заключается в проведении внешних и внутренних границ. Внешняя граница отделяет систему от надсистемы. Внутренние границы проводятся между подсистемами и элементами. Подсистемы – это совокупности элементов объединенные общей целью, общей функцией. Функции системы являются совокупным результатом активности подсистем и элементов.
Подсистемы являются наиболее крупными и основополагающими частями некоторого объекта. Например, для железнодорожного состава таковыми являются электровоз и вагоны. Для государства подсистемами являются регионы. Для организма – внутренние органы. Сложная иерархическая система может функционировать как единое целое только в том случае, если цели подсистем подчиняются целям более высокого уровня [1].
Считается, что минимальная часть системы (элемент) неделима. В определении системы, данной Л. А. Блюменфельдом, «каждый из элементов внутри системы считается неделимым». Элемент рассматривается как «предел членения в рамках данного качества некоторой системы» [цит. по 2]., так как не имеет смысла его расчленять далее. При расчленении теряются качества элемента.
Следует иметь в виду, что для каждой данной системы понятие «элемент» не является абсолютным, однозначно определённым. Говорить об элементе можно лишь применительно к способу декомпозиции. Исследователь сам по своему усмотрению определяет элемент системы. Например, элементом молекулы обычно называют атом, но не ядро, кварк или фотон. Элементом автомобиля считают, например, коленчатый вал, но не атомы железа и углерода, из которых он состоит. От того, что воображение исследователя расчленит автомобиль на атомы (элементы), способ его функционирования яснее не станет. Врач назовет элементом какой-либо внутренний орган человека (например, сердце). Биолог скажет, что элемент организма – это клетка. Видно, что выбор элементов явно субъективен (но не произволен) и зависит от целей человека, описывающего систему.
В предыдущих главах подчеркивалось, что система – это не физический объект, а некоторый абстрактный образ, отражающий свойства физического объекта. По этому определению любая часть системы также является абстракцией, моделью. В развиваемой Ланге концепции общей теории систем [цит. по 2] «материальность» элементов не играет никакой роли. Элемент и система – категории идеальные. Например, образ атома вообще отсутствует в нашем сознании. По учебникам представление об атоме заключаются в его размерах, массе, валентности, содержании электронов и нуклонов. Каков образ экономической системы, государства? В этих примерах образ, исходящий из ощущений, отсутствует. Существует образ в виде совокупности функций.
В кибернетике системы и их элементы представляются в виде совокупности функций. Способ действия (поведения) элемента математически представляется преобразованием входного вектора «x» в выходной вектор «y», что записывается в виде: Y = T (x). Символ T – оператор трансформации, который представляет собой правило преобразования х в y. Элемент представляется «черным ящиком», содержание которого или неизвестно, или не представляет интереса.
Для объективного отражения реальности системы должны расчленяться на элементы способные к относительно автономному осуществлению определённой функции, которая содействует достижению цели более высокого уровня.
Элемент – это не любой фрагмент объекта. Разделывание рыбы на кусочки для поджаривания нельзя считать анализом (разделением на элементы), т.к. фрагменты не обладают необходимым набором функций и не могут существовать автономно. Но анатомирование рыбы (сердце, печень, мозг и пр.) в отличие от расчленения приближает нас к понятию элемент.
Элемент может существовать автономно, если его деятельность обеспечить адекватным притоком ресурсов и оттоком отходов (продуктов). Для этого элемент должен иметь вход и выход. Любой орган (элемент) можно изъять из организма и обеспечить его функционирование в искусственной среде, подключив системы питания. Клетка может размножаться вне организма в питательном бульоне. Сердце может сокращаться вне организма. Любой элемент автомобиля может быть установлен на испытательный стенд. Атом может существовать практически в любых соединениях. Человек (элемент социума) может переходить из коллектива в коллектив, не теряя своих функций. Но для автономии элемент должен иметь возможность подключаться связями к альтернативным источникам ресурсов. Следует подчеркнуть, что человек переходит из коллектива в коллектив вместе со своими связями, возможностями, функциями. Атом «переходит» из молекулы в молекулу вместе со своими валентностями. Органы для трансплантации можно некоторое время сохранять вне организма, они не теряют своих функций.
Совокупность рассуждений приводит к заключению, что элемент - это не просто «черный ящик», но «ящик» вместе со всеми необходимыми для функционирования связями. Поэтому неверно отделять элемент от связей. Без связей элемент перестаёт функционировать. Деталь, изъятая из автомобиля, не является в сознании наблюдателя элементом, если неизвестно место детали в структуре автомобиля. Анализ двигателя автомобиля заключается в разборке его на части, при этом следует запоминать порядок разборки и функции деталей. Вычленяя элемент из системы, мы должны помнить о его истинных связях. Сборка (синтез) производится в обратном порядке.
Системы, допускающие анализ и синтез без нарушения функций, назовем механистическими. Механистические элементы можно изъять из системы и вернуть обратно (регенерация) без потери свойств системы. Например, человеческий коллектив можно обновлять, заменяя людей. Автомобиль можно ремонтировать, заменяя детали. Можно осуществлять пересадку органов у человека и т.п.
Но не всякие связи, разрушенные при анализе, можно восстановить при синтезе. Допустим, имеется вязанное из нитей кружевное полотно с определенными рисунками. Если вырезать рисунок ножницами, то это приведёт к деформациям всего полотна, нарушению пропорций в узорах. Изменение любой части вызовет реакцию всей совокупности элементов. Вырезанный фрагмент невозможно вернуть обратно без дополнительного «вязания», т.е. кружево придется создавать заново. Камень, вынутый из земли (осталась ямка), не всегда можно положить на старое место. Через некоторое время края ямки обвалятся. Если из живого дерева выдернуть ранее забитый гвоздь, то обратно без усилий вставить его не удастся, т.к. отверстие «зарастёт».
Если рыбу извлечь из воды, то она потеряет возможность размножаться, плавать, жить, дышать и пр. Рыба вне воды – это фрагмент, «вырезанный» из родной среды. Возврат в озеро мертвой рыбы не оживит её. Однако сознание может виртуально дополнить утерянные функции рыбы, и эта возможность спасает системный анализ от дискредитации, как научного метода познания. Изучая даже мертвую рыбу, можно многое узнать о её функциях.
Приведенные примеры показывают, что не всякий абстрактный (мысленный) элемент адекватен физической реальности. Мысленно можно осуществлять манипуляции, которые невозможно повторить в реальности. Поэтому из множества альтернативных систем (элементов) материализовать удаётся не многие. Продолжим наше исследование.
Кирпичный многоэтажный дом относится к классу систем, которые «растут» одновременно с возрастанием количества своих элементов. Дом можно разобрать на отдельные кирпичи и снова собрать. Безусловно, кирпич является элементом дома, но можно ли считать элементом квартиру? Согласно приведенному выше определению, квартиру можно называть элементом, т.к. она является функциональной единицей дома и связана с другими квартирами коммуникациями. Но её нельзя изъять, не разрушив дом.
Элементы не даны заранее для системы; они выбираются в процессе членения системы. Для каждой данной системы понятие «элемент» не является абсолютным, однозначно определённым. Поскольку исследуемая система может расчленяться различными способами, то элемент выбирается применительно к одному из этих способов.
Что можно считать элементом кирпичного дома? Архитектор выстроит следующую иерархию: дом – этаж – квартира – комната – стена – кирпич. Иерархическое разложение дома на указанные подсистемы исходит из готового дома, но строительство ведется в обратной последовательности. Если осуществить физическое членение кирпичного дома на квартиры (равносильно разрушению), то обратно собрать дом из этих подсистем не удастся. Строительство кирпичного дома осуществляется не квартирами, а кирпичами. Упрощенный алгоритм строительства дома сводится к одной основной операции: «кирпич + кирпич». Кирпич связывается с соседними кирпичами до тех пор, пока не замкнется периметр и не возникнет ряд кирпичей. Каждый новый ряд укладывается поверх другого, но не сразу слой на слой (это только в мыслях), а каждый новый слой «вырастает» в виде кирпичных рядов. Дом растет кирпичными рядами, а не квартирами. Итак, мы пришли к понятию органистический элемент, который без ущерба физически нельзя изъять из системы. Элементы, которые не удаётся вернуть обратно после анализа, назовем органистическими. Кирпич – это элемент механистический, а квартира – это элемент органистический.
Механистичность может зависеть от технологии изъятия. Когда были разработаны способы пересадки человеческих органов, сердце стало возможным причислить к классу механистических элементов. Не следует пугаться такой субъективности суждений. Всё в системном мышлении носит субъективный характер. Если субъективность способствует решению задач, то она полезна как приём мышления.
Критерием выбора элементов системы являются их системообразующие свойства, т.е. свойства, которые «взаимоСОдействуют» функционированию системы, достижению общей цели развития. Если цель развития установить не удаётся, то рассматриваются элементы, содействующие стабильности, выживанию.
Для того, чтобы понять, какие свойства элементов считать системообразующими, надо предварительно знать систему (функции, цели), чтобы адекватно её расчленять. Итак, возникает порочный логический круг. Чтобы построить систему, надо знать свойства элементов, а чтобы знать свойства элементов, надо знать систему. Такие задачи решаются методом последовательного приближения. Сначала высказывается гипотеза о свойствах элементов и из них строится система. Полученная система проверяется на адекватность, и в неё вносятся изменения. Измененную систему опять расчленяют на новые элементы, из которых снова строят систему. Эта процедура «подгонки» системы повторятся до тех пор, пока не будет достигнута адекватная действительности модель.
Системообразующих свойств у элементов может быть великое множество, сколько систем – столько и свойств. Среди них существуют свойства, инвариантные для любых систем. К ним относятся: неделимость, взаимосвязанность, когерентность, стохастичность, непрерывное функционирование, целеустремленность, эволюционизм, открытость (вход – выход).
Неделимость вытекает из определения «элемент» (элемент неделим). Взаимосвязанность является свойством обязательным для всех систем. Когерентность – это согласованная, организованная устремленность к общей цели. Стохастичность – это случайность, вариативность, не полная предсказуемость поведения (мы живем в вероятностном мире). Непрерывное функционирование исходит из того, что элемент, не имеющий функций (отдыхающий), как бы отсутствует. Если элемент не функционирует, то его нет смысла включать в систему.
Любой элемент должен иметь входы и выходы, а это означает его открытость, т.е. связь со средой. Открытость может быть разнообразной. В системотехнике [3] различают элементы: источник, потребитель и рефлексивный элемент. Элемент – источник имеет только один или несколько выходов (вход в данном случае не имеет значение). Например, аккумулятор, батарейка, радиопередатчик, магазин. Следует добавить, что у источника должен быть (или был раньше) вход, но на момент описания объекта его присутствие роли не играет.
Элемент – потребитель имеет только вход (входы), а выход не имеет значения. Например, радиоприёмник, покупатель, завод по сжиганию мусора, кладбище и пр. В приведенных примерах можно обнаружить и выход, но для исследователя он не имеет значения, поэтому не замечается.
Элементы «источники» и «потребители» нельзя назвать открытыми системам, поэтому в объективной реальности они не существуют. Они существуют как сильно упрощенные модели. Любой «источник» прекратит функционирование, когда исчерпается внутренний ресурс. Источник является аналогом «вечного двигателя», «запрещенного» термодинамикой [4]. Вечный двигатель это «вечный» источник энергии и работы.
Рефлексивный элемент способен осуществлять преобразование входных сигналов в выходные. Он может иметь множество входов и выходов, поэтому является открытой системой. Например, компьютер, калькулятор, завод по переработке природного сырья, телефон, электронагреватель и др. Все элементы в природе рефлексивные. Когда не учитывают входной сигнал, то элементы можно считать источниками. Если не учитывают выходной сигнал, то их можно считать потребителями.
Элементы, входящие в структуру системы, могут быть внутренними и внешними. Внутренние элементы напрямую связаны только с элементами своей системы. Внешние элементы распространяют свои связи за пределы границы системы. Но эстафетным способом все элементы взаимосвязаны с внутренней и внешней средой.
Особо следует рассмотреть концепцию эволюционизма, которой мало уделяют внимание в теории систем (см. приложение 3). Ничто не исчезает бесследно. Волны «жизни-смерти» сменяют друг друга. Природные системы, завершая свой жизненный цикл, самостоятельно порождают «потомство». На смену вымирающим системам приходят другие.
Объектами кибернетики являлись неразвивающиеся системы. Кибернетика ориентировалась на изучение процессов самоорганизации и поддержания гомеостазиса уже существующих систем («черных ящиков»). Функцию гомеостазиса, обеспечивающего поддержание динамического постоянства жизненно важных системных параметров организма, впервые ввёл кибернетик У. Р. Эшби [5]. Кибернетический объект функционировал или деградировал (разрушался, терял свои полезные свойства), но никогда не эволюционировал. «Старая» ОТС неадекватно описывает статичную реальность и потому в ОТС необходимо усилить концепцию эволюционизма.
В главе 1, используя эту концепцию, мы критически рассмотрели понятие «системная иерархия» и внесли в неё изменения. Продолжим развитие синергетической теории систем.
Эволюция всегда осуществляется как совокупная эволюция всех элементов системы. Например, модернизация некоторого завода осуществляется посредством замены устаревшего оборудования. Замену осуществляют постепенно. Замена 10 % станков практически не изменит эффективности производства. а замена 50% станков станет заметной. Полная реконструкция выведет производство в лидеры отрасли. Эволюция завода (системы) осуществляется в результате эволюции станков (элементов), поэтому идею эволюционизма необходимо распространять на все подсистемы и элементы. Приняв концепцию эволюционизма, любой объект (систему) следует рассматривать в прошлом, настоящем и будущем.
В работах Урманцева Ю. А., связанных с ОТС, эволюционные мотивы звучат достаточно ярко. Об этом свидетельствует его классификация систем на статические, динамические, развивающиеся, устойчивые, неустойчивые, и их комбинации [6].
Эту классификацию можно упростить, исключив из рассмотрения статические системы, их в природе не существует (или тогда надо отказаться от парадигмы глобального эволюционизма). Моделирование того, что противоестественно, редко бывает полезным. Только медленно изменяющиеся объекты на коротком отрезке времени можно условно считать статическими.

4.1. Концепции синергетики в ОТС

До появления кибернетики в диалектике широко использовались понятия «развитие», «скачки», переходы от одного качества к другому. Но эти понятия принимались как факт без объяснения механизмов их осуществления. Дарвин очень успешно для своего времени объяснил механизм развития, который сводился к известной триаде: изменчивость, наследственность, естественный отбор [7].
Но не только живая, но и вся природа фактически является единым, непрерывным, «переходным» процессом. Мы живем в эволюционирующем мире. Если на это не обращать внимания, то невозможно прогнозировать будущее. В ответ на кризис исчерпавшего себя статичного и линейного мышления возникла синергетика (см. приложение 4).
Синергетика, основные положения которой были сформулированы Г. Хакеном, представляет собой метод исследования открытых самоорганизующихся систем [8]. Г. Хакен стремился огромную, хаотическую информацию о системах превратить в небольшое число законов или концепций.
Синергетика родилась не на пустом месте. Из теории организации, теории систем были позаимствованы понятия «иерархичность», «системность», «обратные связи». Эти понятия до появления синергетики активно разрабатывались в кибернетике и общей теории систем [9]. Синергетика обогатила понятийный аппарат системного мышления и способствовала формированию новой парадигмы современных системных исследований. Биология, изучающая живые гомеостаты, дополнилась генетикой, исследующей процессы изменчивости и эволюции. Теорию эволюции Ч. Дарвина, также можно считать предшественницей синергетики.
Сформировались представления, что в некоторых случаях утрата гомеостазиса не только допустима, но и становится единственным условием сохранения системы. Например, чтобы бабочка как вид не исчезла, ей периодически приходится становиться «куколкой». Живой мир с целью самосохранения вынужден приспосабливаться к новым экологическим нишам посредством изменения своего тела, психики и др. Важным свойством сложных систем является способность к внутренним переходам, изменениям качественного характера, благодаря которым возникает возможность адаптироваться к неблагоприятным изменениям среды.
Синергетика сконцентрировала своё внимание на раскрытии причин самоорганизации, механизмов развития, но как всегда «за кадром» остается вопрос, откуда взялись законы развития? Обычно звучит неопределённый ответ: «таково свойство материи». Это свойство материи пытаются свести к информации, к информационной модели будущего, которая в свернутом виде находится в материальном субстрате [10]. Идея свёрнутой информации в материальном субстрате очень давно присутствовала в философии Анаксимандра [11].
Общая теория систем, описывающая трехмерный мир, «слепа» в четвертом измерении. Синергетика усиливает значимость процессов, происходящих в четвертом измерении (времени). Поэтому четырехмерную ОТС назовем «Синергетической теорией систем» (СТС).
Изучение состояния организаций вне развития стало тормозить научный прогресс. Например, свойства стали, вкус торта нельзя воспроизвести только на основании знания их состава. Важно знать последовательность и условия приготовления композиций. Сажа и алмаз состоят из атомов углерода, но как сажу превратить в алмаз? Можно просто констатировать факты «склеивания» предметов, но знание технологи и алгоритма склеивания позволит достигать более прочного соединения.
СТС позволяет видеть Мир «объемно», открывая новые его грани. В качестве примера сравним точки зрения двухмерного и трехмерного существа [12]. «Плоское», двумерное существо может читать только одну страницу книги, чтобы попасть на другую страницу требуется выйти в третье измерение. Но даже чтение плоской страницы предполагает сканирование текста, т.е. движение по оси времени, по определённому алгоритму. Классическая ОТС является «плоской», развиваемая синергетическая теория систем (СТС) ведет к четырехмерному, темпоральному восприятию систем и элементов. Поясним эту мысль аналогией, заимствованной у П. Д. Успенского [12], который исследовал многомерный Мир.
Предположим, что некоторое двумерное существо «живет» на плоском круге. Движение плоского круга по оси перпендикулярной его плоскости образует трехмерный цилиндр (рис. 4.1. А).

Время

А В
Рис.4.1. Геометрические аналоги эволюционных рядов

Если в процессе движения круга равномерно увеличивается радиус, то вместо цилиндра получится конус (рис 4.1. В). Если круг перемещается не по прямой, а по окружности, то образуется тор (бублик). Вращение круга вокруг своего диаметра образует шар. Однако поперечное сечение этих фигур всегда образует круг. Для двумерного существа объемных фигур не существует. В двумерном мире нет цилиндра, конуса, тора, а существуют только круги разного радиуса.
Важно подчеркнуть, что для трёхмерной ОТС, системой является, например, конус, а для четырехмерной СТС - системой является эволюционный ряд конусов («кинофильм», онтогенез, биография, филогенез). В четырехмерном пространстве - времени любая система и её элементы выглядят как кинофильм, который невозможно представить целиком. Наше сознание сканирует его по кадрам. Классическая ОТС рассматривает систему, как один кадр кинофильма, но СТС воспринимает все объекты как процессы, развернутые в четырехмерном пространстве – времени (кинофильм).
Человеческое подсознание обладает способностью «видеть» своё далекое прошлое, совмещать ощущения прошлого и настоящего, «прокручивать» события в любой последовательности, т.е. путешествовать в своём субъективном времени (Юнг, Фрейд, Гроф и др.) [13].
Следует отметить, что у буддистов давно имеется представление о сосуществовании прошлого и будущего в каждый миг, в каждый момент времени. В каждом моменте буддийского сознания присутствует весь его временной ряд с настоящим, прошедшим и будущим [8].
Г. Н. Альтшуллер [14] рекомендует изобретателям для генерации оригинальных решений (изобретений) использовать представления о временном ряде. Представления о функциональных рядах можно увидеть также в работах биолога С. Мейена, который рассматривал эволюцию каждого органа отдельно. Например, эволюция конечностей развивалась в последовательности: плавник – лапа – нога – рука (крыло) [15].
Известной способностью подсознания является выделение последовательности звуков в виде мелодии на фоне динамичной полифонии оркестра. Если наблюдаемый объект, в процессе эволюционных преобразований, остаётся узнаваемым, как и мелодия, то это происходит потому, что в нем сохраняется некоторая «главная» функция. Сознание способно помнить эволюционный ряд последовательных событий, как кинофильм.
Если отснять кинофильм о растущем цветке, то этот фильм можно считать аналогом эволюционного ряда цветка. Процесс развития открывает много новой информации, которую невозможно узнать при изучении взрослого растения. Фильм можно «прокручивать» с разной скоростью («лупа» времени), открывая много новой информации. Можно сравнивать, например, жизненные циклы бабочки однодневки и слона, приводя их к одному масштабу времени.
Итак, логика, системный и темпоральный взгляд являются подсознательными механизмами познания Мира. Поэтому «Общая теория систем» (ОТС) должна включать в себя идеи синергетики, превращаясь в синергетическую теорию систем (СТС).
Эволюционный ряд, как и понятие «система», является продуктом деятельности сознания. Присутствие наблюдателя накладывает дополнительные ограничения, связанные с интервалами наблюдения. Наблюдения за человеком старшего возраста не дает возможности представить его младенческий образ. Картину эволюции биосферы миллионы лет назад никто не созерцал, но по сохранившимся ископаемым остаткам ученые частично смогли её реконструировать. Например, пунктирная часть конуса (рис. 4.1) к моменту наблюдения могла уже закончить своё существование, но её можно моделировать мысленно. Каждый актуальный эволюционный ряд имеет реальные границы в пространстве и во времени, но сознание может создать его виртуальное продолжение в прошлое и будущее.
Временная протяженность эволюционных рядов зависит от темпа «вымирания» старого и темпа образования нового. Например, многочисленные простейшие одноклеточные жители Земли – прокариоты сегодня выродились в малочисленные колонии. Глобальная экспансия рептилий завершилась, остались вымирающие черепахи, змеи, крокодилы, ящерицы и др. Неандертальцы вымерли полностью (сохранилась память в ископаемых остатках и настенной живописи), но расплодились люди.
Итак, прошлое имеет тенденцию исчезать, распадаться, поэтому эволюционный ряд напоминает след реактивного самолёта в небе. Передний фронт перемещается и растет, задний – сокращается. Распаду, разрушению подвержены «старые» структуры. Если структура продолжает существовать в наше время, следовательно, она еще молодая. Атомы существуют многие миллиарды лет, очевидно, их жизненный цикл очень продолжительный.
Однако распад структур не означает, что исчезает память (информация) о ней. Каждый новый объект может возникнуть путем нового сочетания предшественников, поэтому «старое» обязательно входит в структуру «нового». Очевидно, что анализ структуры нового может дать сведения о прошлом. Примерами могут служить исторические исследования, изучение архивов, раскопки захоронений и древних поселений. Устройство древних одноклеточных можно понять по исследованию современных клеток. ДНК человека хранит память о вымерших организмах [16, 17]. Изучение современных клеток позволило высказать предположение о древних доклеточных формах жизни. Сыщик по следам раскрывает прошлые преступления. Годовые кольца на пеньках деревьев могут рассказать о климате прошлых веков. Эволюционный ряд может быть продлен в «глубь веков» на необходимый интервал.
Итак, в СТС вместо понятия элемент вводится понятие элементарный эволюционный ряд (ЭР). Он метафорически представляется кинофильмом, который можно «прокрутить» в сознании. Чтобы воспринимать систему в виде совокупности ЭРов, связанных между собой, требуется тренировка пространственно – временного воображения. Полнота представления ЭРа в сознании человека зависит от его эрудиции и научных знаний.
При системном анализе неизвестного объекта на основе классической ОТС бывает трудно понять цель его функционирования потому, что цель находится в будущем. Образ системы в СТС складывается одновременно из настоящего, прошлого и будущего, поэтому система и цель естественным образом совмещаются. Прошлое хранится в памяти материальных структур (геологическая «летопись», ДНК, мозг, техногенные носители информации и т.п.), поэтому отсутствующие части ЭРа могут быть дополнены сознанием. На рисунках 4.2. А и В показывается различие между элементами ОТС (пластинки) и элементами СТС - эволюционными рядами пластинок (ЭР).

ЭР1 ЭР2

2

Э1 Э2
А ........... С
В
Рис. 4.2. Схемы взаимодействия элементов Э1 и Э2 в ОТС и эволюционных рядов (ЭР1, ЭР2) в СТС.

В ОТС связи распределены в пространстве между элементами, а в СТС связи существуют как в пространстве, так и во времени (связь времен). Это радикально меняет представление о взаимодействиях. Взаимодействия могут быть настоящими и прошлыми. Прошлые взаимодействия могут определять состояние настоящего. Приведем примеры влияния темпоральных (временных) связей на развитие природных объектов.
При взрыве гранаты осколки разлетаются совместно, практически не влияя друг на друга. Если рассматривать осколки в некоторый момент после взрыва, то с точки зрения ОТС, их нельзя назвать системой, т.к. они не взаимодействуют между собой, но общая цель у них имеется (накрыть некоторое пространство). Если отснять кинофильм о взрыве, то можно увидеть причину когерентного полета осколков. Дальность, направление разлета осколков конструктивно запрограммированы в устройстве гранаты. Стартовое взаимодействие, которое существовало до взрыва, виртуально продолжало функционировать и после него. Аналогично приказ командира является программой действия бойца на всем протяжении боя. Приведём другие примеры.
Можно мысленно представить кристалл бесконечного размера. Кристалл – это явная система, где все элементы занимают точно заданные места и взаимосвязаны. Кристалл стремится сохранить свою организацию, внутренними силами противодействуя попыткам разрушения. Но влияние каждого отдельного элемента (атома) распространяется только в некоторой ограниченной области. Можно отломить часть кристалла, но это не нарушит порядка расположения атомов на другом его конце. Этот признак противоречит концепции целостности системы. В целостной системе любые изменения должны отражаться на всех элементах системы. Если система не целостная, то почему тогда все элементарные ячейки кристалла идентичны. Получается, что при ограниченной длине связей может возникать организованность, превышающая намного порядков по размерам длину связи. Противоречие возникает в силу игнорирования эволюционных процессов образования кристалла. Объяснение приведенного феномена заключается в следующем.
Рост кристалла начинается из зародыша. Размеры зародыша соизмеримы с длиной межатомных связей. На этой стадии нет противоречия между целостностью системы и длиной связей. Далее кристалл растет слоями. Один слой (субстрат) определяет структуру следующего наслоения. Точно так поддон для хранения и транспортировки яиц имеет ячейки (углубления), которые детерминируют расположение слоёв яиц. Информация первичного субстрата передается от слоя к слою. Имеет место поток информации от центра роста к границе растущего кристалла. Описанный процесс позволяет возникнуть системе очень большого размера, но при этом прямая связь между отдалёнными элементами практически теряется, однако остаётся системообразующая память о прошлых связях. Системообразующие виртуальные связи продолжают сохраняться в памяти системы.
Однояйцевые близнецы имеют в своей основе одинаковые программы развития (ДНК). Взаимодействие между ними во взрослом состоянии можно минимизировать, но стартовая генетическая программа до смерти будет влиять на сходство их поведения [18].
В качестве иллюстрации познавательных возможностей СТС попытаемся разрешить противоречие между философской и кибернетической трактовкой понятия «система» (смотри главу 1).
Модель расширяющейся Вселенной предполагает начальное (сингулярное) состояние, когда размеры Вселенной были ограничены и сигналы взаимодействия достигали любых её элементов. Взаимодействие между подсистемами Вселенной по мере её расширения ослабевает, но стартовой программы достаточно, чтобы эстафета развития продолжалась. Вселенную можно считать системой потому, что её части продолжают «помнить» стартовый алгоритм и эта виртуальная связь продолжает управлять развитием. Что произойдет с Вселенной после исчерпания стартового потенциала, нам не известно. Итак, противоречие между философским и кибернетическим пониманием системности снято благодаря представлениям СТС.
Рассуждения по поводу СТС привели нас к выводу о возможности существования «виртуальных» взаимодействий между элементами систем.
ОТС разделяет объекты на элементы, способные функционировать для достижения общей цели. Синергетическое мировоззрение разделяет познаваемый Мир на темпоральные элементы (ЭРы), которые «растут», разветвляются (рис.4.2.С) и сплетаются в новые комбинации.
Интеграция нескольких ЭРов означает, что сознание перестает воспринимать их как функциональные отдельности, и отмечает появление нового качества (эмерждентность). Например, две капли воды при слиянии образуют одну крупную каплю. Два кусочка пластилина разного цвета при перемешивании образуют новую многоцветную фигуру. Одноклеточные организмы, объединившись, образуют новое качество – организм. В СТС проявляются такие свойства элементов, которые не рассматриваются в ОТС.
В примере с домом кирпич является элементом, имеющим возраст, равный возрасту стен дома. Строительство дома началось с первого кирпича и закончилось последним кирпичом. Мы подразумеваем не конкретный кирпич, а его абстрактный образ, «кирпич – элемент». Назовем такой элемент насцентным (первородным) элементом. Например, клетки – это насцентные элементы организмов. Зуб мудрости, вывеска на доме – это не насцентные элементы.
Для статичных, не развивающихся систем понятие «насцентный элемент» лишнее, но для системно – эволюционного анализа такое понятие может принести пользу. В процессе развития системы насцентный элемент присутствует в течение всего её жизненного цикла, и при этом он может сам изменяться. Если дом строится очень долго и за это время эволюционирует технология изготовления кирпича, то верхние этажи будут сложены другими кирпичами (но все же кирпичами). Если на верхних этажах кирпичи будут связывать стальной арматурой, а на нижних нет, то арматура становится новым элементом. Назовем его ассоциированным (приёмным) элементом.
Итак, в СТС могут быть элементы:
• «родные» (насцентные), имеющий возраст, равный возрасту изучаемой системы;
• ассоциированные (приёмные), имеющие разный возраст и входящие в состав системы в разное время;
• механистические элементы, которые можно физически изъять и вернуть обратно без потери свойств (регенерация);
• органистические элементы, которые выполняют определённую функцию, но не могут быть извлечены из системы и возвращены обратно без потери функции.

Выводы

1. В силу принципа иерархичности любая система по своей структуре состоит из подсистем и элементов, а сама является частью надсистемы.
2. Подсистемы – это совокупности элементов объединенные общей целью, общей функцией. Функции системы являются совокупным результатом функционирования подсистем и элементов.
3. Исследователь сам по своему усмотрению определяет элемент системы.
4. Элемент – это не любой фрагмент объекта. Он должен обладать системообразующими функциями.
5. Критерием выбора элементов системы являются их системообразующие свойства (инвариантные для любых систем): неделимость, взаимосвязанность, когерентность, стохастичность, непрерывное функционирование, целеустремленность, эволюционизм, открытость (вход – выход).
6. Механистические элементы можно изъять из системы и вернуть обратно (регенерация) без потери свойств системы.
7. Органистические элементы без ущерба физически нельзя изъять из системы.
8. Элемент – потребитель имеет только вход (выход не имеет значения). Элемент - источник имеет только выход. Рефлексивный элемент осуществляет преобразование входных сигналов в выходные.
9. Элементы, входящие в структуру системы, могут быть внутренними и внешними. Внутренние элементы напрямую связаны только с элементами своей системы. Внешние элементы распространяют свои связи за пределы границы системы.
10. Классическая ОТС, описывающая трехмерный мир, «слепа» в четвертом измерении, рассматривает систему как один кадр кинофильма. Но СТС воспринимает все объекты как процессы, развернутые в четырехмерном пространстве – времени (кинофильм).
11. Синергетический и эволюционный подходы к теории систем приводят к необходимости заменить понятие «элемент» понятиями «эволюционный ряд» (ЭР).
12. Эволюционный ряд есть развертка во времени структуры и функций элементов. Каждый ЭР начинается от единичного события и разветвляется в процессе своего жизненного цикла. ЭР существует одновременно в прошлом, настоящем и будущем.
13. Не все ЭРы находятся в иерархических соотношениях. Существуют и анархические альянсы.
14. Вселенная развивается как «букет» ЭРов. Развитие любого ЭРа периодически сопровождается его ветвлением, расщеплением, бифуркациями.
15. Системные связи распределяются в пространстве и во времени. Связь времен может быть не только стартовой, но и финишной. Локомотивом цепи событий может быть не начальный импульс, а последний в этой цепи.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под элементом системы и подсистемой?.
2. Приведите примеры элементов и подсистем разных объектов
3. Что представляет собой функция системы?
4. Почему неверно отделять элементы от связей?
5. Что является механистической системой и механистическим элементом? Приведите примеры.
6. Дайте определение органистического элемента.
7. Какие критерии используются для выбора элементов системы?
8. Перечислите системообразующие свойства у элементов и охарактеризуйте их.
9. Какие элементы различают в системотехнике? Дайте определения.
10. Что такое синергетика, и какие новации синергетика вносит в ОТС?
11. В чём главное отличие СТС от ОТС?
12. Что такое элементарный ряд (ЭР)? Приведите примеры ЭРов
13. Поясните, что есть «темпоральный», «насцентный» и «ассоциированный» элементы.

Литература

1. Блауберг И. В., Мирский Э. М., Садовский В. Н. Системный подход и системный анализ // Системные исследования. Ежегодник. - М.: 1982.
2. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: 1974.
3. Дружинин В. В., Конторов Д. С. Системотехника. - М.: Радио и связь, 1985.
4. Витков Л. П. Термодинамика и молекулярная физика. - М.: Просвещение, 1971.
5. Эшби Р. Введение в кибернетику. - М.: Иностр. Лит., 1970.
6. Урманцев Ю. А Общая теория систем: состояние, приложение и перспективы. - М.: Система. Гармония, 1987.
7. Дарвин Ч. Происхождение видов. - М.: 1987.
8. Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя, 2002.
9. Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
10. Ровинский Р. Е. Самоорганизация как фактор направленного развития // Вопросы философии, 2002. N2.
11. Философия /под редакцией В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ, 2000.
12. Успенский П. Д. Tertium organum. – СПб.: Андреев и сыновья, 1992.
13. Юнг К. Г. Психология бессознательного. - М.: Канон, 1994.
14. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. Радио, 1979.
15. Мейен С. В. О соотношении номогенетического и тихогенетического аспектов эволюции. // Ж. Общей биологии, 1974. N3.
16. Максимов Н. Верстовые столбы наследственности. // Знание – сила, 1995, N6.
17. Максимов Н. Мыши и динозавры. // Знание-сила, 1995, N5, с.38.
18. Равич – Щербо И. В., Марютина Т. М., Григоренко Е. Л. Психогенетика. - М.:АПЕКТ ПРЕСС, 2004.

5. ОТСС - ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМНЫХ СВЯЗЕЙ

С древних философских учений Мир считается взаимосвязанным. Связи есть то, что соединяет объекты в системном процессе. Целостность и связанность Мира означает, что связи существуют между всеми элементами, между системами и подсистемами. «Каждый элемент системы связан с каждым другим элементом непосредственно или опосредованно. Не существует ни одного подмножества элементов системы, не связанного с каждым другим подмножеством элементов». [1].
Понятие «связь» в естественно - научном плане ещё не достаточно проработано. Например, Зиновьев А. А. определяет связь предметов таким образом: «Два или более различных предмета связаны, если по наличию или отсутствию некоторых свойств у одних из них можно судить о наличии или отсутствии тех или иных свойств у других. Например, температура и давление газа связаны так, что одновременно с увеличением температуры увеличивается давление. Зная о том, что температура увеличилась, можно сделать вывод об увеличении давления» [2]. Однако, - это очень узкое определение, пригодное для сильно связанной системы (газ в сосуде). Но мы уже имели дело с системами, где связи или очень слабые, или виртуальные. К таким системам определение Зиновьева А. А. не применимо.
Исходя из допущения, что всё в Мире связано, можно рассчитать максимально возможное количество связей в некоторой системе, состоящей из «n» элементов. Количество связей, может быть найдено по формуле: C = n (n – 1), если между двумя элементами существует только одна связь. Например, если система состоит из 7 элементов, то С = 42. Но уже при двух связях их число возрастёт до астрономической цифры.
Эти расчеты приводят к заключению, что в сложных системах количество связей существенно превышает количество элементов. Например, каждый нейрон мозга имеет десятки тысяч связей. Каждый человек связан с тысячами людей. Биосферные связи также трудно проследить. Реорганизация связей при неизменном элементном составе может привести к радикальным изменениям свойств системы. Сравните свойства алмаза и графита. Они состоят только из атомов углерода, но организованных различными связями.
Если элемент «А» связан с «В», то можно утверждать обратное: «В» связан с «А». Поэтому Садовский [3] напрасно анализирует вариант одностороних связей, их в природе не существует. Существуют взаимосвязи.
В классической механике этот факт выражается законом равенства действия и противодействия. Если вы рукой окажете давление, например, на стену дома, то сразу почувствуете противодействие (мышцы напряглись). При попытке изменить скорость движения тела возникает противоположная сила инерции. Кажется, что реакция наступает мгновенно (почти мгновенно), но точные измерения могут показать, что противодействие возникает не сразу, для ответной реакции всегда требуется некоторое время. Особенно это заметно в реакциях сложных (не механических) систем. Например, если одно государство напало на другое, то ответные военные действия требуют времени на формирование армии, перегруппировку сил, на принятие решений. В сложных системах противодействие может быть не симметричным, не одновременным, скалярным и распределённым в пространстве.
Реакция физико-химической системы на воздействие также не мгновенная и сформулирована в виде принципа Ле - Шателье – Брауна [4]. В данном случае реакция молекулярной системы проявляется не в виде вектора силы, а в форме процессов реорганизации структуры или химического состава среды. Реакция носит скалярный характер. Поэтому к таким системам закон равенства действия и противодействия не применим.
Закон равенства действия и противодействия подразумевает сходство этих процессов. Например, силе тяготения противодействует сила реакции опоры (сила на силу).
Реакции живых объектов отличаются многообразием. Реакция может быть положительной, отрицательной или нейтральной. Чем сложнее объект, тем разнообразнее реакции. Силовое воздействие на скунса (животное) вызывает реакцию в виде неприятного запаха (запах на силу). Можно ли говорить о равенстве запаха и силы? Итак, закон равенства действия и противодействия применим только в простейших механических системах, поэтому его нельзя называть законом.
Взаимодействие является процессом, а не состоянием. Процесс есть движение материи. Движение материи отражается в сознании исследователя как «связь». Раскроем материальную природу связей.
Все связи осуществляются как обмен потоками вещества (В), энергии (Э), информации (И). Однако в природе не существуют потоки «чистой» энергии и информации. Энергетические потоки неразрывно связаны с потоками материи (вещества). Например, электрический ток (электрическая энергия), осуществляется переносом электронов (вещество) в проводнике. Энергия падающей воды - это очевидный поток перемещения материи. Энергия пули – это кинетическая энергия.
Информация также переносится потоками вещества. Телеграф – это прерывистое движение электрического тока. Световой телеграф – это неравномерное движение фотонов. Почтовые отправления и др. - все это ТРИЕДИНЫЕ потоки вещества, энергии, информации (ВЭИ – потоки). Но перемещение вещества всегда сопровождается изменением состояния системы, в которое это вещество входит. Докажем это.
Если какая-нибудь масса перемещается из области А в область В, то это сопровождается уменьшением плотности вещества в области А и увеличением плотности в области В. Как видно, процесс перемещения сопровождается процессом изменения состояния системы «вещество – среда».
Существуют процессы, в которых перемещаются состояния, но не само вещество. Когда мы нагреваем один конец металлического стержня, тепло распространяется вдоль него, но при этом отсутствует перемещение вещества вдоль стержня. Перемещается состояние вещества (температурный фронт), но не само вещество (реально вещество также перемещается, но незначительно). Или, например, перенос информации в воздухе посредством звука не сопровождается переносом частиц воздуха («ветром»).
Рассмотрим процесс, где можно наблюдать и перемещение, и изменение состояния. Если в замкнутый сосуд накачивать воздух, то давление в сосуде будет повышаться. Мы наблюдаем переход процесса перемещения воздуха в процесс изменения его внутреннего состояния в сосуде (рост давления). Эти процессы обратимы. Воздух из сосуда с высоким давлением может выходить (перемещаться) обратно в трубопровод.
Мысленно создадим закрытую систему (граница закрытой системы, по определению, может проводить только энергию). Через границу тепло способно проникать внутрь закрытой системы. Повышение температуры внутренней среды может сопровождаться изменением её фазового состояния. Итак, тепловые движения молекул во внешней среде провоцируют процесс движения молекул во внутренней среде. Два процесса связаны между собой, следовательно, их можно рассматривать как системное единство, как целостность.
Итак, изменение состояния вещества сопровождает все без исключения потоки, поэтому изменение состояния системы можно считать потоком. В логистике (науке рационального управления потоками) интуитивно давно уже не различают поток - перемещения от потока – изменения. На пути движения товара встречаются склады, где перемещение временно как бы останавливается, но логистики правильно считают это состояние разновидностью потока [5]. Из изложенного выше становится понятным, что на складе продолжается процесс изменения состояния товара (вещества). Идет старение, порча, фасовка, упаковка и т.п., т.е. заканчивается поток перемещения и продолжается поток изменения состояния.
Известно, что «широкие» понятия способны объединять большее количество «вещей» и процессов. Например, понятие «предмет» объединяет и человека и стул. Именно такие обобщения искал Богданов в своей «всеобщей организационной науке» (Тектология) [6]. Понятие «ВЭИ поток» обобщает множество системных представлений. Для иллюстрации рассмотрим известные процессы с точки зрения потоковой парадигмы.
Экономическая система функционирует в виде обмена потоками сырья, товаров, денег (информации). Обмен вещества в живых системах (организмах, биоценозах, биосфере) также является потоковым процессом, как и экономика человечества. Очевидно, что экономика - это разновидность природного обмена веществом.
Производство - это процесс преобразования потоков. На вход производственной системы поступает поток В1Э1И1. На выходе производства имеем поток В2Э2И2. Производство, как правило, есть управляемый процесс подведения энергии к предмету труда. Информация (знания рабочего, ЭВМ) управляет потоком энергии, прибавляя к предмету труда новую информацию. Подводимая энергия, сделав свое дело, может превратиться в тепло, но оставшаяся часть вещества и содержащаяся в нем информация приобретает статус нового продукта (товара).
Итак, товар обладает новой атрибутивной информацией. Покупая скульптуру из мрамора, мы платим не столько за мрамор, сколько за образ, форму, т.е. за информацию, воплощенную в куске мрамора. Эстетическая составляющая стоимости товара также имеет информационную природу. Переплачивая большие деньги за редкий товар, мы платим за информацию о его редкости.
Рассмотрим сущность понятия «потребление», исходя из концепции ВЭИ – потоков. Предприятия потребляют потоки сырья. Покупатели (конечные потребители) потребляют пищу, предметы быта. У любой открытой системы обязательно должен быть выход для потока В2Э2И2. Выходные потоки «конечных» потребителей называют отходами, т.к. они попадают в окружающую среду (свалки, стоки, газовые выбросы). Отходы могут стать сырьем для других живых организмов. Городские свалки кормят тысячи ворон, собак, кошек. Если поток отходов не находит своего потребителя, то он превращается в поток-процесс (длительное изменение без перемещения в пространстве: коррозия, растворение, гниение и др.). Как видно, потоковая парадигма естественным образом связывает экономику и экологию. Это чрезвычайно актуально на фоне надвигающейся экологической катастрофы. Намечаются пути избежания катастрофы посредством согласованного управления не только экономическими потоками, но и биосферными потоковыми процессами [7].
Науку о финансах, о движении денег в экономической системе также можно рассматривать с позиций потоковой парадигмы. Обмен веществом (бартер) наиболее древний механизм организации социумов (как животных, так и человеческих). В обменных, бартерных ВЭИ потоках преобладает вещественная (В) компонента. В ходе эволюции обменных процессов человечество изобрело потоки денег - символов вещества. Деньги в любом воплощении (бумажные, монеты, электронные и пр.) остались потоками ВЭИ, но информационная составляющая (И) стала в них доминирующей. Поэтому можно считать, что деньги - это потоки информации о наличии материальных благ в обществе в целом и у отдельных индивидуумов, в частности. Термин «финансовые потоки» давно узаконен в экономике. Деньги выполняют функцию меры стоимости и меры полезности.
Примеры можно приводить и далее, причем не только для «живых» систем, но и для «неживых». Например, В. И. Вернадский исследовал циркуляцию потоков химических элементов в биогеосфере [8]. Но ограничимся приведенными примерами.
В связи с триединством ВЭИ потоков следует считать некорректной классификацию систем, в которой они делятся на изолированные, закрытые и открытые. В классической термодинамике предполагается, что закрытые системы способны обмениваться со средой только энергией, что исключено в связи с тем, что энергия всегда переносится веществом, «чистой» энергии не существует. При плотном соединении горячих и холодных металлических предметов между ним протекает не только тепловой поток, но также осуществляется диффузия атомов (сварка) и электронов. Если перенос вещества можно исключить из внимания без ущерба для решаемой задачи, то только тогда систему условно можно считать закрытой.
Итак, проявляется единый каркас (ВЭИ потоки), на который можно нанизывать многообразные частные проявления науки о системах различной природы (управление, экономика, экология и пр.).
Рассмотрим типы связей. В главе 1 приведена простейшая связь в виде замкнутой петли. Такие связи могут существовать только на элементарных уровнях материи. Исследователи агрегатов материи описывают более сложные связи [3]. Как всегда их классификация осуществляется произвольно.
Связи разделяют на «жёсткие» и «гибкие». Жёсткие связи прочные, устойчивые, консервативные часто встречаются в технических системах. Гибкие связи (лабильные, подвижные, изменчивые) встречаются в биологических, экономических, социальных системах.
В системах управления связи могут быть вертикальные и горизонтальные. Вертикальные (иерархические) связи обеспечивают линейное и функциональное управление. Горизонтальные связи осуществляют функции координации. Рассмотрим одну из классификаций связей [цит. по 3]:
1. Связи взаимодействия (координации), среди которых можно различить связи каких – либо функций (такие связи фиксируются, например, в формулах F=am) и связи объектов (например, связи между отдельными нейронами в нервно-психических процессах).
Связи взаимодействия могут быть прямыми и обратными. Обратные связи подразделяются на положительные и отрицательные (см. приложение 2).
Обратные связи выполняют в основном функции управления. Обратные связи предполагают некоторое преобразование ВЭИ потока, поступающего по прямой связи, и передачу результатов преобразования обратно на вход одного из предыдущих элементов системы. В обратных связях доминирует информационная составляющая.
Если обратная связь усиливает результат первоначального воздействия, то она называется положительной, если ослабляет – отрицательной. Положительные обратные связи выводят систему из состояния устойчивости, отрицательные – способствуют сохранению устойчивости. Связи взаимодействия могут способствовать консолидации системы (кооперативные связи) или вызывать конфликты (конфликтные связи). Для живых систем конфликты типичны. Вся история человечества построена на разрешении конфликтных ситуаций.
2. Связи порождения (генетические) появляются, когда один объект выступает как основание, вызывающее к жизни другой. Так мать связана с ребенком
В главе 4 рассматривали понятие «виртуальная связь», которая работает только на старте запускаемого процесса, а потом переходит в память системы. Стрельба в цель, наведение оружия - это начало процесса, но во всей конфигурации системы «оружие – пуля – стрелок» заложен алгоритм дальнейшего развития событий. Генетический код эмбриона также является стартовым условием его развития. Иногда такие связи называют необратимыми (рекурсивными).
3. Связи преобразования реализуются посредством действия какого – либо посредника (такова функция химических катализаторов, брокеров, и др.). В микромире глюоны, мезоны, фотоны играют роль материальных посредников, связывающих элементарные частицы. Космические объекты редко сталкиваются благодаря малой плотности среды. Они взаимодействуют преимущественно через гравитационные поля (посредники).
Связи преобразования могут реализоваться и при непосредственном взаимодействии объектов (без посредников). Столкновение шаров, человеческие взаимоотношения, биосферные процессы часто реализуются путем непосредственного взаимодействия предметов. Примером тому могут послужить химические реакции типа «А + В = С».
В зонах высокой плотности вещества (на планетах) механические столкновения становятся более вероятными, чем в космосе и их роль в системообразовании возрастает.
В экономических системах также можно обнаружить два типа взаимодействия. Прямое взаимодействие (производитель – потребитель) и косвенное (производитель – посредник – потребитель). Для общения голосом сначала надо сблизиться на доступное расстояние, затем через волновой процесс (голос) завершить взаимодействие. Однако при наличии телефона можно держать связь на любом расстоянии посредством только волнового процесса.
4. Связи строения (структурные). Природа этих связей наиболее доступно раскрывается на примере химических связей.
5. Связи функционирования обеспечивают деятельность объекта. Многообразие функций в объектах разного рода определяет и многообразие видов связей функционирования. Общим для всех этих видов является то, что объекты, объединяемые связью, совместно осуществляют определённую функцию. Связи функционирования можно подразделить на связи состояний (когда следующее по времени состояние является функцией от предыдущего) и связи ресурсные (ВЭИ).
6. Связи развития можно рассматривать как модификацию связей состояния, с той разницей, что развитие существенно отличается от простой смены состояний. Развитие описывается как необратимая смена состояний развивающегося объекта, при этом происходят существенные изменения в строении объекта и формах его функционирования.
Функционирование есть движение или в пределах аттрактора или между аттракторами. Развитие есть такая смена состояний, в основе которой лежит невозможность сохранения существующих форм функционирования. Объект оказывается вынужденным выйти на иной уровень функционирования посредством изменения своей организации.
7. Связи управления в зависимости от их конкретного вида являются разновидностями либо функциональных связей, либо связей развития.
8. Особое внимание заслуживает синергическая связь, присутствие которой создает эмерджентность, увеличивает эффект системы до значения, большего, чем простая сумма эффектов от её элементов.
Детерминированная (жесткая) связь, как правило, однозначно определяет причину и следствие. Вероятностная (гибкая) связь определяет стохастическую зависимость между элементами системы.
Система может иметь внутренние и внешние связи. Каждый элемент системы связан со своим окружением непосредственными (А – В) или косвенными (А-Х-В) связями [3]. Непосредственную связь с внешней средой осуществляют внешние связи входных и выходных элементов. Косвенные связи являются внутренними.
Возмущающим воздействиям внешней среды противостоят внутренние связи системы, и чем эти связи прочнее, тем устойчивей система.
Принуждающие связи системы являются ограничениями, налагаемыми внешней средой на её функционирование. Принуждающие связи определяют границу системы и ставят условия, при которых она должна функционировать. Примером может служить властная вертикаль, задающая условия функционирования исполнительным системам.
Для реализации связи (ВЭИ поток) должен существовать материальный канал. ВЭИ поток по каналу может быть односторонним, двухсторонним. Не всегда прямой поток равен обратному потоку. Проводимость канала для ВЭИ потока может быть нелинейной и нулевой по любым составляющим. Потоки могут быть пульсирующими, прерывистыми, осуществляться через один канал, или через множество каналов.

5.1. Отношения

Общее определение понятия «связь» наталкивается на серьезные трудности. Некоторые учёные предлагают для описания связи использовать термин «отношение». Иногда связь элементов понимается как наличие отношения между ними. Это представляется не совсем корректным из-за неопределённости, расплывчатости его значения. А. И. Уёмов считает, что связь является частным случаем отношения [9]. С точки зрения Сетрова [цит. по 3] понятия «взаимодействие», взаимосвязь, взаимоотношение» в своей сущности совпадают друг с другом
Два связанных элемента могут находиться в некотором множестве отношений, причём элементы могут быть связаны непосредственно или через посредника. Например, каждый гражданин находится в определённых опосредованных отношениях с президентом (имеет право выбирать), но канал связи с президентом имеет множество посредников. В некоторых ситуациях отношения, закреплённые конституцией, могут сохраняться, но связь с президентом перестанет функционировать. Отношения (закреплённые служебными инструкциями) между начальником и подчиненным остаются даже тогда, когда один из них в отпуске. Итак, отношения могут реализовываться через актуальную или виртуальную связь.
Известно, что взаимоотношение между температурой и давлением в газах отображаются в виде отношения РV=RT (V- объем, Р – давление, Т - температура, R - константа) [4]. Исторически это отношение стало известно раньше, чем открылась его истинная природа. Оказалось, что в основе этого отношения лежит кинетическая энергия молекул газа. Повышение скорости движения молекул приводит одновременно к повышению и давления, и температуры.
Иногда встречаются утверждения, что отношения могут существовать без связей, и приводится следующий пример. Если два объекта (один больше другого в 10 раз) поместить в отдельные изолированные камеры, то обмен веществом и энергией между ними происходить не будет, но отношение 1/10 сохранится. К такому ошибочному заключению приходят потому, что не принимают во внимание присутствие наблюдателя, который знает, что объекты различаются в 10 раз. Субъект имел информационную связь с каждым объектом до помещения их в камеры. Поэтому отношения между объектами сложились до момента их изоляции, когда их размеры оценивал наблюдатель. После физической изоляции объектов сохранилась виртуальная связь в памяти наблюдателя.
Итак, отношения без связей – это субъективная оценка существующих, незамеченных, или прошлых информационных связей. Реальные связи сознание описывает через абстрактные отношения.
Если подойти к этому вопросу с точки зрения присутствия наблюдателя, то окажется, что отношение является отражением связи в сознании наблюдателя. Связь первична, отношение – вторично. В сознании материальная основа связей теряется, и от них остаются одни отношения. Когда мы оперируем отношениями, следует помнить, что за ними стоят реальные материальные потоки.

5.2. Каналы связей

Если все связи представляют собой ВЭИ потоки, то систему, через которую протекают потоки, можно назвать каналом связи. Все потоки можно описывать как процессы изменения состояния каналов. Если канал функционирует посредством перемещений вещества (В), то в нём в большей степени реализуется компонент «В», и в меньшей – «ЭИ», следовательно, имеет место материальный поток (Вэи). Вещественный Вэи поток представляет собой равномерный, однородный поток большой массы, с низкой кинетической энергией. Например, водопровод, конвейер, товарооборот.
Энергетический «вЭи» канал связи пропускает равномерный, однородный поток вещества с высокой кинетической энергией. Например, перегретый пар или водопад. Электрический ток, постоянной частоты является образцовой моделью канала энергетической связи.
Информационный вэИ поток – это поток малой массы, сильно неоднородный по составу, по динамике. Кинетическая энергия особой роли не играет. Например, телефонная или радио связь.
Оптимизация работы системы заключается не только в установлении необходимых связей, но и в оптимизации их ВЭИ конфигурации. Потоки могут быть дискретными, пульсирующими, однородными, непрерывными.
Канал связи характеризуется длиной, целеустремленностью, диссипативностью (потерей своего содержания, наполнение чужим содержанием, шумом), проводимостью, квантованностью, эстафетностью, затуханием по составляющим «В», «Э» и «И».
Правильно организованный ВЭИ поток может оказаться очень эффективным. Например, усилением информационной составляющей ВЭИ потока может экономить энергию (так называемое информационное взаимодействие). Примером являются резонансные явления. Если действия будут ритмичными и своевременными, то достаточно слабых сил ребенка, чтобы раскачать качели.
Любой канал связи можно (при желании) рассматривать как систему, состоящую из передатчика, канала и приёмника ВЭИ. С целью разрушения связи достаточно ликвидировать любой из названных элементов. Почтовый канал связи – это совокупность посредников и транспортных средств. Электрический канал связи (проводной телеграф) имеет источник, проводник (совокупность атомов меди) и приёмник. Обычно медный проводник не рассматривают как систему, но он также состоит из кристаллов атомов меди, электронов и др. Звук в воздухе распространяется от молекулы к молекуле, которые, в свою очередь, тоже являются системой.
Чаще всего канал связи бывает локализованным и направленным (трубопроводы, дороги, электропровода, реки, твердые, жидкие, газообразные среды и пр.). Однако идеальных каналов связи не существует. В сплошной среде ВЭИ потоки «растекаются» во всех направлениях, но есть преимущественное направление, которое и принято называть каналом. Например, поток горячей воды стараются локализовать в объеме трубы (теплоизоляция), но через изоляцию тепло диффузно растекается в окружающую среду. Электрический ток в проводах «просачивается» через изоляцию, теряет энергию через электромагнитное излучение и т.п.
В нелинейных средах можно обеспечить относительную локализацию потоков (тепловая и электрическая изоляция). В изотропных средах растекание потоков происходит по всем направлениям равномерно. Например, электрические, гравитационные и тепловые поля от точечных источников имеют сферическую симметрию.
Движение ВЭИ в каналах может реализовываться в форме колебаний (волны) или в форме потоков (течения). Волна создается возвратно-поступательным движением. Поток – это однонаправленное движение. И волны и потоки протекают в материальных средах. Поэтому для создания эффективного канала связи требуется формирование определённой структуры материальной среды. Например, водопровод представляет собой или желоб, или трубу. Телефонная связь осуществляется по электрическим проводам. Свет можно пустить или по световодам, или в виде луча.
Если канал один, то ВЭИ поток может быть направлен в одну сторону (одновременно прямых и обратных потоков в одном канале не бывает), но может быть прямое и обратное движение, разделённое во времени. Сначала движение направлено в одну сторону, затем в противоположную сторону, как на одноколейной железной дороге.
Если канал плохо структурирован, то эффективность его ухудшается. Например, звук в воздухе распространяется практически во все стороны, его слышат все желающие и нежелающие. Однако нервная система экономно осуществляет адресные связи по нервным волокнам. Начальник может беседовать лично с каждым сотрудником (адресность), или же выступать на собрании всего коллектива.
В связи с изложенными положениями можно предложить характеристику степени организованности объекта. Чем больше локализованных связей в пространстве объекта, тем выше его степень организованности. Назовем эту организованность «диссипативной».
Однако не все локализованные связи эффективно содействуют достижению цели («лебедь, рак, да щука»). Целевая степень организованности может быть охарактеризована долей связей системы, содействующих достижению цели. Взяв за основу изложенную идею, можно формализовать в первом приближении понятие «степень организованности» (О). О=КЛ КЦ. Где Кл– доля локализованных связей; КЦ– доля «целесодействующих» связей. Можно уточнять это уравнение, вводя дополнительно коэффициенты, учитывающие степень участия каждой отдельной связи в достижении целей системы.
Если обнаруживается, что канал связи не удовлетворяет требуемым качествам, то возникает необходимость изменить его организацию. Для этого канал рассматривают как систему, находят «дефекты» и устраняют их. В связанном материальном Мире нельзя ликвидировать канал, проводящий ВЭИ, но можно сделать его малопригодным для целей системы.
Итак, канал связи отличается от понятия «связь» тем, что канал – это материальная система, а связь является процессом, прорекающем в нём.
5.3. Эволюция системных связей

Каждый структурный уровень Мира организован своими связями. Принято выделять иерархическую последовательность мировых структур, а именно: кварки, нуклоны, ядра атомов, атомы, молекулы, агрегаты молекул, клетки, ткани, органы, организмы, сообщества организмов, биоценозы, биосфера [10]. В этой же последовательности целесообразно рассмотреть эволюцию связей.
На субатомном уровне действуют сильные и слабые взаимодействия, которые физики представляют как обмен глюонами или мезонами. В ядре атома нуклоны обмениваются мезонами, и это удерживает их от распада. Можно образно представить жонглеров, перебрасывающихся предметами. Процесс переброски обеспечивает их работой и удерживает систему от распада. Обмен предметами происходит через пространство (воздух), которое зрителем воспринимается как пустота. Физики также считают, что мезоны перемещаются в пустоте. Будем считать, что пустота – это образ еще не понятой материальной среды. Сильные и слабые взаимодействия действуют на расстояниях, соизмеримых с атомными ядрами, и обходятся без «видимых» посредников.
На ядерном уровне действуют также «длинные», но более слабые электромагнитные и гравитационные взаимодействия. Положительно заряженные протоны отталкиваются электрическими силами и притягиваются очень слабыми гравитационными силами.
Атом – это система более крупных размеров, где начинают доминировать электромагнитные взаимодействия, которые могут распространяться на бесконечные расстояния в любой среде, но взаимодействия ослабевают обратно пропорционально квадрату расстояния и диэлектрической проницаемости среды. Их также пытаются объяснить процессами обмена фотонами. Электромагнитные и гравитационные связи самые длинные, диффузные, не имеющие четких каналов распространения в однородных средах.
Кроме электромагнитных сил в атоме присутствуют силы инерции, возникающие при движении тел. Центробежные силы препятствуют «падению» электронов на ядро. Атомное строение уравновешивается взаимодействием сил притяжения и отталкивания. Высокая стабильность такой системы свидетельствует о наличии гомеостазиса, присутствия отрицательных обратных связей.
Атомные агрегаты, молекулы, существуют благодаря электромагнитным взаимодействиям. На молекулярных расстояниях эти связи слабее, чем внутри атома. Молекулы связаны в цепи, как люди в хороводе (см. рис. 2.1.1.В). Так связаны атомы в кристаллах, группы молекул в полимерах, все макроскопические «вещи». Силы трения, силы упругости, химические взаимодействия – всё это проявление эстафетных электромагнитных взаимодействий. Длина связей возрастает за счет эстафетной передачи взаимодействий. Эстафетные связи усматриваются в волновых процессах, где колебания передаются от частицы к частице, почте (на перекладных), эффекте домино, штапельном волокне, в железнодорожном составе и пр.
Усиление электромагнитных связей стало возможным только при возникновении упорядоченных материальных каналов. Диффузное электромагнитное поле (взаимодействие) может стать направленным, канализированным только в сильно нелинейных (гетерогенных) средах. В технике известны магнитопроводы, волноводы, световоды, линии электропередач, водопроводы, газопроводы и пр. Такие каналы можно увидеть и в природе. Реки и потоки лавы в трещинах земной коры, космические ливни заряженных частиц в магнитосфере Земли, ливни электронов в атмосфере (молния), морские и атмосферные течения, маршруты передвижения птиц, рыб, животных (тропы).
В живых организмах в ходе эволюции связи удлинялись, становились адресными. Например, древняя гуморальная система в организмах работает на потоках жидкости (кровь, лимфа). На уровне живой клетки циркулируют потоки белковых молекул, РНК, воды, газа и пр. Потоки несут информацию, которая по каналам достигает всех подсистем. Появление нервной системы создало адресную, экономную эстафету. Так же работают и радиорелейные технические линии.
Взаимодействие более крупных организмов воспринимается сознанием человека преимущественно как перемещение тел, частей тела, хотя в их основе остаются элементарные, фундаментальные взаимодействия.
В макроскопических масштабах роль электромагнитных сил ослабевает и системообразующей силой становится гравитация. При слиянии заряженных частиц образуются макрообъекты, не имеющие заряда (нейтрализация), но масса возрастает, и гравитационные силы увеличиваются.
Можно показать следующие закономерности эволюции связей.
1. Длина каналов связей возрастает по мере укрупнения «вещей». В ядрах атомов «господствуют» короткие связи. В атомарных и молекулярных агрегатах приобретают значимость электромагнитные связи. Удлинение электромагнитных связей в сложных агрегатах осуществляется «эстафетным» способом.
2. По мере усложнения объектов и удлинения связей в составе ВЭИ потоков уменьшается энергетическая составляющая (ВэИ). Чтобы разрушить связь между нуклонами, нужна температура в миллиарды градусов. Чтобы разрушить электромагнитную связь в химических соединениях достаточно температуры до 10000 К. Белковые молекулы деградируют при температуре 600 К. Живой организм может погибнуть от точечного укола. Социальные системы разрушаются из-за внутренних противоречий, но эти процессы нельзя оценивать с энергетической точки зрения. Устойчивость определяется не энергетической прочностью, а информационной, управленческой.
3. В ходе эволюции возрастает степень специализации и организации связей. Количество диффузных связей уменьшается. Вместо них возрастает количество и разнообразие адресных, специализированных связей. Например, электромагнитное поле изолированного заряда (электрона) имеет круговую симметрию. Поле более сложной молекулы может быть ассиметричным, направленным (диполь). Взаимодействие между молекулами стохастично, происходит множество проб и ошибок пока не возникнет комплиментарное взаимоположение. Но гетерогенные катализаторы работают целенаправленно, выбирают нужную молекулу, разворачивают её в нужное положение и «сшивают». Ферменты живых систем еще более уникальны по своей избирательности. Транспортные системы организмов локализованы и доставляют ресурсы (ВЭи) по кровотоку, лимфотоку ко всем клеткам. Более поздние нервные системы становятся адресными (вэИ). В нервных волокнах осуществляются длинные связи эстафетным путем от нейрона к нейрону. Но в мозге большую роль продолжают играть длинные прямые связи нейрона с другими нейронами. Каждый нейрон может иметь около 104 связей. Адресные связи между людьми достигают размера земного шара.
4. Замечательно, что самоорганизация может быть представлена как процесс интеграции связей, которая приводит ко всем выше названным закономерностям. Множество диффузных связей «сливаются» в локализованных каналах. Например, струи дождя занимают весь объем воздуха. На земле вода собирается в ручейки. Ручейки стекают в реки. Реки сходятся в океане. Этот процесс идет самопроизвольно. Ручьи промывают себе желоба, реки – русла, уменьшая вероятность диффузного растекания.
Социальные образования человечества также не избежали процессов канализации связей. Сточные колодцы в селах равномерно рассеяны по территории. В крупных городах стоки от каждой квартиры последовательно интегрируются в системе канализации, моделируя природные водостоки. Производственные потоки, транспортные системы, системы водоснабжения, газоснабжения напоминают фрактальную организацию легочных бронхов, систему кровоснабжения. Внутриклеточные процессы также протекают не хаотично. Самоорганизацию потоков можно видеть и в химических процессах (колебательные реакции Белоусова – Жаботинского) 11] и в конвекционных потоках жидкости (ячейки Бернара) [12].
Интеграция связей имеет место и в обществе. Каждый человек может взаимодействовать с другими людьми большим количеством способов. Более того, отдельный человек одновременно или последовательно может находиться в различных связях со многими людьми.
На производстве люди объединены в группы, коллективы. Коллективные связи обеспечивают только усредненные интересы коллектива, поэтому менее разнообразны. При распаде коллектива, системные связи распадаются на индивидуальные связи, которые интегрируются и дифференцируются в различных комбинациях.
Эволюция живых организмов осуществляется в направлении повышения уровня локализации связей. Например, живая клетка общается со средой через множество пор на всей поверхности мембраны. В многоклеточных организмах проявляется специализация наружных клеток, приводящая к появлению локализованного пищевода, анального отверстия, дыхания. Однако продолжают сохраняться и рудиментарные способы коммуникации с окружающей средой. У человека поры кожи напоминают поры мембран клетки. Некоторые рептилии способны поглощать воду через кожу лап, дышать всей поверхностью кожи и пр.
Итак, сокращение количества связей происходит не в результате их исчезновения (иначе, откуда бы они появились при деструкции системы), а в результате ассоциаций (агрегирования) связей - предшественников. Аналогом может послужить канат, сплетенный из множества волокон. Канат можно сплести и расплести. Свойства каната отличаются от свойств пучка волокон. Вата – это образ хаоса, но ткань, сплетенная из хлопкового волокна, есть символ порядка.
5. Возрастает роль положительных и отрицательных обратных связей. Даже в простых газах молекулы связаны обратными связями. Движение любой молекулы вызывает ВЭИ потоки, которые достигают всех остальных участников движения и в виде «эхо» возвращаются к первоначальному источнику. Однако такие диффузные обратные связи имеют конфигурацию «вЭи».
6. Информационная составляющая потоков возрастает (вэИ). Кибернетики подробно описали действие обратных связей и систем управления в живых организмах. Общество людей также управляемо и охвачено обратными связями всех видов.
7. На фоне специализации происходит иерархизация связей. Например, в газах реализуются все возможные типы связей и они равноценны. В жидкостях минимизируются вращательные движения молекул, ограниченно остаются поступательные и колебательные. В кристаллах остаются только колебательные движения. В организмах возникают иерархические связи управления (вэИ) и горизонтальные связи соподчинения, согласования, координации.
8. В ходе эволюции, с усложнением систем длительность циклов управления возрастает. Биосферные циклы растянуты на сотни миллионов лет. Популяционные волны короче. Клеточные циклы исчисляются минутами. Очевидно, при проектировании систем управления необходимо вести поиск оптимальных ритмов пульсаций ВЭИ потоков в каналах связи.
Поскольку материальный мир является дискретным и энергетически квантованным, то ВЭИ потоки также всегда дискретны, неравномерны. Движение электронов по проводнику сопровождается «дробовым эффектом» (шум, неравномерность потока электронов). В изолированном сосуде давление не постоянно, а наблюдаются флюктуации, вызванные неоднородностью движения молекул. Любой гомеостат работает в колебательном режиме. Инерционность систем управления принуждает вести гомеостатирование импульсами с определенной периодичностью. ВЭИ потоки периодически изменяются количественно и качественно.
9. В ходе эволюции ВЭИ связи приобретают сигнальный характер. Сигнал – это поток конфигурации «вэИ». Для действия сигнальной связи передатчик и приёмник должны иметь память и знания о содержании сигнала. Приёмник должен иметь также запас энергии и вещества для выполнения команды сигнала. Сигнальные связи могут функционировать только в обучаемых системах. Например, красная ракета – это сигнал атаки. Данные сведения бойцы получили заранее. Они имеют боезапас и энергию для передвижения. Сигнальное управление можно отнести к категории синергетического управления. Сигнал воздействует на «параметр порядка». Наездник не учит лошадь переставлять ноги, он действует сигналом (кнут и пряник). Очевидно, что управлять ослом легче, чем молекулой. Осел сам знает, что ему делать.

Выводы

1. Односторонних воздействий и односторонних связей в природе быть не может, существуют только взаимосвязи.
2. Взаимодействие является процессом, а не состоянием. Процесс есть движение материи, который отражается в сознании исследователя как «связь».
3. Связи (взаимодействия) между объектами реализуются в виде потоков вещества, энергии и информации (ВЭИ). Связь – это триединый поток вещества, энергии и информации (ВЭИ) через структурированный материальный канал.
4. Поток сопровождается изменением состояния канала связи.
5. Изменение состояния вещества сопровождает все без исключения потоки, поэтому изменение состояния системы можно считать потоком.
6. Поток перемещения является частным случаем процесса изменения состояния.
7. Перемещение вещества всегда сопровождается изменением состояния системы «вещество – среда», в которое это вещество входит.
8. Существуют процессы, в которых перемещаются состояния.
9. В связи с триединством ВЭИ потоков следует считать некорректной классификацию систем, в которой они делятся на изолированные, закрытые и открытые системы.
10. Степень организованности системы определятся долей локализованных и целесодействующих связей.
11. Наиболее важными связями являются прямые, обратные, необратимые (рекурсивные), усиливающие (синергетические). В системах управления важными являются вертикальные и горизонтальные связи.
12. Отношения без связей являются субъективной оценкой существующих, незамеченных, или прошлых информационных связей.

15. Систему, через которую протекают потоки, можно назвать каналом связи, который отличается от понятия «связь» тем, что канал – это материальная система, а связь является процессом, прорекающем в нём.
    16. Чем больше локализованных связей в пространстве объекта, тем выше его степень организованности.
    17. Целевая степень организованности может быть охарактеризована долей связей системы, содействующих достижению цели. «Степень организованности» О=КЛ КЦ, Где Кл– доля локализованных связей; КЦ– доля «целесодействующих» связей.
    18. На субатомном уровне действуют сильные и слабые взаимодействия, обходящиеся без «видимых» посредников. На атомном и молекулярном уровнях действуют самые длинные, электромагнитные и гравитационные связи. В макроскопических масштабах роль электромагнитных сил ослабевает и системообразующей силой становится гравитация.

Контрольные вопросы

1. Что такое связи с позиций философии?
2. К чему приводит реорганизация связей при неизменном элементном составе?
3. Существуют ли в природе односторонние связи?
4. К каким системам и почему не применим закон равенства действия и противодействия?
5. Раскройте материальную природу связей, подтверждая рассуждения соответствующими примерами.
6. Докажите, что перемещение вещества всегда сопровождается изменением состояния системы, в которое это вещество входит.
7. Приведите примеры процессов, в которых перемещается состояние, а не само вещество.
8. Изложите суть потоковой парадигмы.
9. Почему некорректна классификация систем на изолированные, закрытые и открытые системы?
10. Дайте определение связей в соответствии с современной классификацией.
11. Объясните, в чём отличие понятий «связь» и «отношение».
12. Раскройте природу каналов связи.
13. Какими параметрами характеризуется канал связи?
14. От чего зависит эффективность канала связи и степень организованности объекта?
15. Рассмотрите эволюцию системных связей.

Литература

1. Акофф Р. О природе систем в сб. «Техническая кибернетика». Известия АНСССР, 1973, N3.
2. Зиновьев А. А. К определению понятия связи // Вопросы философии, 1960. N8.
3. Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: Знание, 1974.
4. Витков Л. П. Термодинамика и молекулярная физика.- М.: Просвещение, 1971.
5. .Сидоров И. И. Логистическая концепция управления предприятием. - СПб.:ДНТП, Общество. «Знание», ИВЭСЭП, 2001.
6. Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
7. Попов В. П., Крайнюченко И. В. Глобальный эволюционизм и синергетика ноосферы. - Ростов – на - Дону. СКНЦВШ, 2003.
8. Вернадский В. И. Автотрофность человечества. / Владимир Вернадский. – М.: 1993.
9. Уёмов А. И. О диалектико – материалистическом понимании связей между явлениями // Философские науки, 1958, N1.
10. Шустров В. Г. Эпистеме Мира. - Н. Новгород, Деколь, 1993.
11. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. - М.: Наука, 1974.
12. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. Под ред. Жукова М. Ф.- Новосибирск. ЮКЭА, 1997.

6. СВОЙСТВА СИСТЕМ

Как явствует из предыдущих рассуждений, в качестве систем может быть рассмотрено множество разнородных и разнокачественных объектов, например, атом, клетка, автомобиль, здание, человеческое общество и т. д. Поэтому для создания ориентаций в научной литературе существует большое количество классификаций систем. Раскрывать их все не имеет смысла в связи с постоянно растущим множеством. Остановимся лишь на некоторых, наиболее показательных классификациях.

6.1. Свойства, связанные со строением

Системные свойства целесообразно разделить на свойства строения и свойства функционирования. В свойства строения входят: «целостность», «множество», «окружающая среда», «структура», «иерархия», «подсистема», «элемент», «связь», «отношение», «каналы связи», «организация». Перечисленные взаимозависимые понятия подробно исследовались в главах 1 - 5. Каждое из этих понятий определяется на основе других и, в свою очередь, способствует уточнению их смысла.
В качестве дополнительного свойства можно назвать закон пространственно - временной локализации структуры. Суть этого закона заключается в том, что все части системы расположены в соответствующем порядке в пространстве и во времени.
Закон субординации свидетельствует о существовании взаимозависимости между более главными и менее главными компонентами системы, определенном порядке их взаимодействия, а также целенаправленной передачи информации и энергии. Закон подразумевает наличие «вертикальных» связей в системе. В социальных системах он проявляется в отношениях между начальниками и подчиненными, политической элитой и основной массой населения. Иерархичность и субординация представляют связанные между собой понятия (см. главу 1).
Перечисленных основных характеристик структуры достаточно для описания систем, но можно дополнительно проанализировать некоторые свойства, описанные в литературе [1].
1. Системы делят на расчленённые (состоят, по крайней мере, из двух или более элементов) и нерасчленённые (состоят из одного элемента). По поводу существования нерасчленённых систем можно не согласиться, т.к. определение системы подразумевает нечто состоящее из частей (минимум двух). Если объект не удаётся мысленно расчленить, то его невозможно представлять как систему, поэтому нерасчленённые системы следует исключить из классификации.
2. Элементарноавтономные системы устроены таким образом, что каждому элементу присущи основные характеристики системы в целом. Например, известная игрушка, матрёшка, состоит из вложенных одна в одну идентичных по форме (но различных по размерам) фигурок. Монокристалл можно расчленить на фрагменты, которые функционально также являются кристаллами, способными самостоятельно существовать и расти в размерах. Косяк рыбы состоит из очень похожих особей. Косяк может разделиться на части, способные к самостоятельному существованию. Однако элементарноавтономные части можно считать схожими только в некотором приближении. В природе не существует одинаковых объектов, только сознание может пренебрегать различиями. Химические элементы, классифицируемые номером таблицы Д. И. Менделеева, схожи по строению, но в своём множестве отличаются кинетической энергией движения, характером взаимодействия с соседями и др. Каждая рыба в косяке чем - то отличается от других (размером, весом, травмами, болезнями и пр.). Таким образом, все реальные объекты должны представляться как неэлементарноавтономные системы. Элементарноавтономные возникают при желании упростить описание.
К признакам строения, связанным с «отграниченностью» от внешней среды, можно отнести классификацию систем на открытые и закрытые, основанные на представлениях классической термодинамики. Классические изолированные системы, по определению, не имеют связи с окружением. Закрытые системы не могут обмениваться со средой веществом (В), но могут обмениваться энергией (Э). Такие свойства являются очень сильной идеализацией, т.к. в природе не существует ни полной изоляции, ни «закрытости». Если существует поток энергии, следовательно, должен присутствовать и материальный поток (см. главу 5). Все объекты в природе являются открытыми, т.е. обмениваются со средой веществом (В), энергией (Э) и информацией (И). Однако все без исключения литературные источники продолжают пользоваться представлениями о закрытых объектах, которые по определению не обмениваются с внешней средой энергией. Часто в качестве примера приводят автомобиль или часы. Покажем, что приведенные примеры, нельзя отнести к закрытым системам.
Часы не могут работать без подведения энергии (батарейка, мускульная энергия человека, гравитационная энергия гири). Автомобиль без заправки бензином не способен выполнять свою главную функцию. Изолированная или закрытая система может существовать только временно, пока не израсходуется запас вещества и энергии, далее начнется разрушение и ассимиляция соседними системами. Самый лучший термос не способен вечно сохранять горячую воду. Об изолированных системах можно говорить только условно, если пренебрегать ВЭИ потоками через границу или рассматривать их в течение достаточно короткого времени, до тех пор пока изменения не достигнут существенных значений. Изолированных объектов в природе не существует, могут быть только изолированные системы, т.к. системы - это всего лишь мысленные модели объективной реальности. Различие понятий «объект» и «система» анализируется в главе 1.
Классификация систем на закрытые и открытые осуществлена не по объективным, а по субъективным показателям. Если наблюдателю удобно описывать объект как изолированную систему, то только ради упрощения. При этом формализация описания становиться простой. Именно на этой основе выведены все законы классической термодинамики. Благодаря этому упрощению возникли мифы о тепловой смерти Вселенной, преувеличено значение энтропии (см. приложение 1). Реальные системы являются открытыми, но интенсивность обмена ВЭИ потоками с внешней средой изменяется в широких пределах.
Иногда закрытые системы называют «автономными». Автономность указывает на то, что система существует независимо от других объектов, выполняет присущие ей функции, реализует себя за счет внутренних сил. Система остаётся автономной, пока не израсходуется запас внутренних ресурсов.
Открытость всех систем логически определяет необходимость существования входов и выходов. Понятия «внешняя среда», «граница системы» рассматривались в главе 1.
В связи с изложенным, целесообразно обсудить свойство «коммуникативность» [2], которое означает связь системы с внешней средой. Очевидно, что все открытые системы коммуникативны, поэтому это свойство является синонимом открытости и ничего нового не привносит в классификацию.
В связи с тем, что системы всегда состоят из множества элементов и связей, известно деление их на простые и сложные системы. Подразумевается, что простые системы содержать мало элементов, а сложные – много.
В 70 годах ХХ века Г. Н. Пивоваров классифицировал системы по числу входящих в них элементов. По его мнению, малые (простые) системы содержат 103, большие, саморегулирующиеся – 106, саморазвивающиеся системы – 1010-1014 элементов. Предполагается, что сложные системы обладают эмерджентностью, а простые - нет. Часто в качестве примера простой механической системы (не имеющей эмерджентности) приводятся часы. Покажем, что эти представления ложны.
В часах элементов действительно мало. Имеет место детерминированная причинность (каждая шестерня без альтернатив связана с другими шестернями). Но неверно, что часы не обладают эмерджентным свойством. Часы имеют свойство показывать время, но ни одна деталь часов, взятая в отдельности, время показывать не может. Свойства шестерни вне часов отличаются от свойств той же шестерни внутри часов. Вне часов шестерня имеет множество степеней свободы, может быть перемещена в любом направлении, может совершать поступательные и вращательные движения. Внутри часов она не осуществляет поступательные движения, а только вращательные. Рассмотрим ряд других примеров, где число элементов также мало.
Химическое взаимодействие элемента «А» с элементом «В» даёт молекулу «С». Взаимодействуют всего два элемента (по определению простая система), но свойства «А» и «В» не тождественны свойствам «С». Налицо проявление эмерджентности. Свойство отдельного химического элемента не тождественно свойствам группы таких же элементов. Одна молекула воды не имеет свойств водопроводной воды. Опять мы видим противоречивое сочетание признаков и не знаем, как классифицировать молекулярные системы. Если они простые, то почему эмерджентные? Рассмотрим другие примеры.
Смесь одного литра этилового спирта и литра воды в сумме образует объем жидкости менее двух литров. Эффект проявился в результате более плотной упаковки молекул, как при смеси шаров разного размера, когда малые шары могут поместиться между крупными шарами.
Ядро атома состоит из протонов и нейтронов. Их количество в разных элементах изменяется от двух до сотни (по Пивоварову это малые системы), но нейтрон в составе ядра может существовать тысячи лет, а вне ядра срок жизни его исчисляется десятками минут, следовательно, свойства ядра не являются простой суммой свойств нуклонов. Получается, что малые системы по Пивоварову не аналогичны простым.
Итак, эмерджентность имеет место и в простых, и сложных системах. Эмерджентность является результатом рождения новой информации, которая всегда появляется при комбинировании элементов и связей. Объединение элементов в систему всегда ограничивает степени свободы, уменьшает количество возможных связей, что неизбежно проявляется в изменении свойств. Изменение свойств может приводить к улучшению или ухудшению функций системы, но это уже субъективные оценки. Важно, что свойства системы изменяются. Отсутствие видимых изменений свойств указывает лишь на то, что исследователь просто их не обнаружил (прагматически смотрит только на те свойства, которые его интересуют). Итак, основываясь только на количестве элементов, нельзя разделять системы на простые и сложные.
Сложность может быть онтологической и гносеологической. Гносеологическая сложность сохраняется пока наблюдатель не уяснит сущность объекта и не найдет ясного способа его описания. Онтологическая сложность – это вещь в себе. Каждый реальный объект до конца не познан, поэтому остаётся сложным.
А. Б. Берг характеризовал сложность систем по количеству требуемых математических языков для их описания. Колмогоров [3] сложность оценивал по длине алгоритма преобразования одной системы в другую.
Бир С. [4] сложность выражал по степени предсказуемости поведения системы, по разнообразию её поведения. Слабо предсказуемые (стохастические) системы классифицировались как сложные. Фон Нейман также определял сложность не структурой, а вариабельностью поведения [5]. Например, мы говорим, что кошка более развитое существо, чем черепаха, ибо судим по разнообразию поведенческих реакций. Если трудно предсказать поведение системы, то такую систему следует отнести к сложным системам.
Развивая точку зрения фон Неймана и С. Бира, можно предложить критерий сложности Кс = Кд/Ко, где Кд – количество детерминированных реакций на воздействие. Ко – общее количество реакций, Кс – коэффициент стохастичности.
Видно, что наука постоянно размывает границы между сложными системами и простыми, налицо отсутствие единого критерия сложности. Сложность можно характеризовать по разнообразию связей и элементов, непознаваемости процессов и состояний, по количеству перерабатываемой информации, по входным и выходным функциям, характеру реакций на внешнюю среду. Вся эта совокупность именуется интегральной сложностью.

6.2. Свойства, связанные с функционированием систем

Следующий блок свойств систем связан со способами функционирования объектов. Совокупность элементов образуют систему только тогда, когда отношения между ними порождают целостность, интегративность, эмерджентность, системность. Эти понятия являются синонимами, хотя часто употребляются раздельно.
К функциональному блоку свойств, кроме того, относятся: «суммативность», «адаптивность», «равновесие» (стабильное, нестабильное, подвижное), «обратная связь (отрицательная, положительная, целенаправленная), «саморегуляция», «гомеостазис», «управление».
Целостность (не сводимость целого к его частям) подробно анализировалась в главе 1. Поддержание объекта в целостном состоянии осуществляется факторами целостности системы. Они «скрепляют» все элементы и придают системе интегративные свойства. Именно интегративные признаки позволяют мысленно выделить систему из среды в виде целостного образования.
В работе Л. фон Берталанфи [6] в классификацию системных объектов вводится функция «суммативность», противоположная по смыслу «интегративности». Свойства суммативных (аддитивных) систем равны сумме свойств ее компонентов. Это означает, что при увеличении или сокращении количества компонентов, система не претерпевает заметных функциональных изменений, но может изменять свои размеры и границы. По мнению А. Холла и Р. Фейджина, если изменение каждой части системы не вызывает изменения других частей, то система может считаться суммативной [7]. Утверждается, что связи и отношения между частями суммативных систем носят случайный характер, но при этом могут иметь «явно оформленный вид». В качестве примеров приводят груду камней, деревья в лесу, случайно собравшуюся толпу людей и т.п.
Противоречивость свойства «суммативность» заключается в том, что, отсутствие целостности, интегративности означает и отсутствие системности. Получается, что суммативная система не является системой. Попытаемся осветить неясные моменты в этой части теории систем.
Парадигма целостности мира подразумевает, что весь мир может рассматриваться как система, т.к. всё связано со всем. Если бы было иначе, то не существовали бы инвариантные законы сохранения вещества и энергии. Атомы нашего тела не были бы идентичны атомам, находящимся на краю галактики и всей Вселенной. В главе 1 сделан вывод, что слабые связи не препятствуют проявлению системности.
Случайный (с точки зрения наблюдателя) характер связей также не препятствует проявлению системных свойств. Синергетика (наука о самоорганизации природных систем) накопила много примеров о становлении «порядка из хаоса» [8,9]. Хаос является состоянием, где господствует случайность, а порядок является аналогом системности. Итак, случайные, вероятностные связи и взаимодействия являются естественными для природы, и не препятствуют её саморазвитию.
Можно показать, что примеры суммативных систем (груда камней, толпа и др.), часто приводимые для обоснования их реального существования, не корректны. Груда камней остаётся таковой, если из неё изымать часть камней. Куча песка, как и груда камней, останется кучей, но известен древний вопрос, сколько надо положить песчинок, чтобы оказалась куча песка? Ответа на вопрос нет, т.к. нет четкого понятия «куча». Аналогично можно спросить, когда заканчивается утро и начинается день? Отсутствие четкого, количественно определения объекта не позволяет судить об изменениях, происходящих в нём. Груда камней может иметь разные размеры и формы. Камни могут быть сложены «стенкой», пирамидой, слоем. Можно показать, что даже простые перестановки камней меняют свойства груды. Груда может быть препятствием снежной лавине в горах или нет, всё зависит от количества камней, их размеров, формы кучи и пр.
Можно показать, что независимо от размеров и формы куча камней обладает эмерджентностью (где есть эмерджентность, там нет суммативности). Масса кучи равна сумме масс камней, входящих в её состав, Это очевидный признак суммативности. Но объём кучи превышает сумму объёмов отдельных камней, т.к. в куче между камнями имеются пустоты. Целое превышает сумму своих частей, следовательно, имеет место эмерджентность, интегративность. По массе куча камней является суммативной системой, а по объему – интегративной.
Можно привести пример «упорядоченной кучи». Кристаллическая форма вещества по сути дела представляет собой «упорядоченную груду» атомов (ионов). Но группа атомов в кристалле ведёт себя не так, как группа атомов в газе. Кристалл растёт из раствора (или расплава), воспроизводя строго заданную форму. Кристаллы горного хрусталя (кварц) могут быть размером с песчинку и с кирпич. Добавление и убавление объёма не изменяет структуры, например, кварца. Может показаться, что это доказывает суммативную природу кристаллов. Однако, если рассмотреть другие свойства кристаллов, то от суммативности не останется и следа.
Например, кварц используется как резонатор в системах радиоэлектроники, в кварцевых часах. Резонансные свойства нелинейно зависят от толщины кварцевой пластинки (объёма). Незначительные изменения объема могут вызвать резкие изменения резонансных свойств. Цена бриллианта также нелинейно связана с его размерами и формой. Огранка алмаза (изменение формы) превращает его в дорогой бриллиант.
Увеличение размеров кристалла может изменять также другие его свойства. В растворе кристалл малого размера может растворяться, а крупный – расти. Кристаллы способны «залечивать» повреждения, если их поместить в «питательный» раствор. Ледяная «сосулька» восстанавливает свою форму после откалывания кончика. Такие системы называют регенеративными (способные восстанавливать свои элементы и отношения).
К регенеративным относятся все живые системы и некоторые неживые. Многие животные способны регенерировать утраченные органы. Все организмы периодически заменяют устаревшие клетки. Клетки регенерируют белковые молекулы. По этим признакам живые системы считаются сложными, интегративными. Но неживой кристалл также способен к регенерации, почему его нельзя считать сложной системой?
Как видно поведение простых систем не суммативное. Рассмотрим другие, часто приводимые, примеры.
Нельзя рассматривать свойства леса, как суммативное свойство отдельных деревьев. Есть поговорка: «за деревьями не видно леса». Между деревьями и всеми живыми и неживыми объектами в биоценозе (лес) существует ярко выраженная целостность (интегративность). Симбиозы грибов и деревьев, птиц и деревьев являются тому примерами.
Толпа также не является простой суммой свойств, собравшихся людей. Толпа интеллектуалов может вести себя как стадо животных (З. Фрейд).
Итак, изменение количества элементов системы всегда приводит к возникновению новых свойств (эмерджентность), и только в том случае, когда эти свойства не интересуют наблюдателя, систему считают суммативной.
Суммативность возникает при упрощенном моделировании реальных объектов, как искажение реальности. В каждом объекте можно найти интегративность и суммативность, которые относятся как две стороны медали. Следует всегда помнить, что суммативный взгляд на природу иногда может привести к ошибочным выводам.
Представления о суммативности возникли в связи с тем, что в системах не все связи и элементы равноценны. Можно обнаружить доминирующие элементы и связи, незначительные изменения которых приводят к существенным изменениям свойств системы. Таковыми, например, являются подсистемы управления. Когда доминирующая подсистема усиливает своё влияние, то этот процесс называется централизацией. Централизация сопровождается ростом интегративности. Например, смена руководителя предприятия может резко изменить курс развития.
Но в системе всегда присутствуют элементы и связи, влияние которых на функции системы выражены слабо. Потеря части таких элементов не приводит к заметному изменению функций. Выше приводились примеры с кучей и кристаллами. Потеря командира в бою может привести к поражению, но потеря части рядовых бойцов не останавливает наступление армии.
Автомобиль, потерявший колесо, перестаёт выполнять функции автомобиля, но при избытке колёс у боевого транспортного средства потеря одного колеса не лишает его боеспособности. Боевые корабли разделяются на отсеки, затопление некоторых из них ухудшает плавучесть, но предохраняет от гибели. Трос имеет множество стальных волокон. Разрыв некоторых из них не означает потерю работоспособности.
Однако даже в «суммативных» системах есть количественный предел потерь. Превышение его приводит к разрушению системы, т.е. переходу её в новое качество. Если в системе не происходит регенерация разрушенных элементов (нерегенеративные системы), то потеря части приводит к качественным изменениям. Например, горы постоянно разрушаются, превращаются в камни, а камни превращаются в песок. Боевое транспортное средство, потерявшее большое количество колес, терпит поражение, становится железной коробкой. Если система разрушается при удалении хотя бы одного её элемента, то такая система называется «минимальной».
Интегративные системы, при желании, можно перевести в ранг суммативных, если доминирующие элементы (связи) многократно дублировать. Выше приводились примеры увеличения количества колёс у боевого транспортного средства. При четырех колесах выход из строя одного означает потерю функций. Если колес восемь, то остановку движения вызовет потеря только пяти колес. Поэтому самолёт управляется двумя пилотами – дублёрами. У каждого руководителя должны быть заместители.
Интегративными системами легче управлять, воздействуя на малочисленные параметры порядка [10], но суммативные системы способны сохранять гомеостазис без внешнего вмешательства, т.е. являются самоорганизуемыми. В государстве переход от центральной власти к местному самоуправлению ослабляет управление, но повышает самоуправляемость (устойчивость). Делегирование полномочий персоналу повышает живучесть предприятия в условиях жесткой рыночной конкуренции, т.к. ошибка одного руководителя может быть исправлена действиями коллектива (резерв надежности).
В интегративных системах незначительное воздействие на параметры порядка могут вызвать резкие (нелинейные) изменения состояния управляемого объекта. В суммативных системах изменения происходят плавно («линейно»), пропорционально степени воздействия. Итак, функции связей могут быть линейными (суммативными) или нелинейными (интегративными).
Линейные зависимости однозначно связывают причину и следствие. Простейшие линейные зависимости выражаются формулой y=kx+b. Линейные системы имеют следующие особенности [7].
1. Система имеет только одно устойчивое, равновесное состояние. Например, маятник, совершающий колебания около положения равновесия по закону синуса.
2. Малым воздействиям на систему соответствуют малые отклонения от исходного состояния. Ответ линейной системы на внешнее воздействие почти всегда пропорционален этому воздействию. Когда внешние воздействия достигают критических значений, линейная система разрушается, т.е. становится нелинейной.
Системы, которые можно описывать линейными функциями, встречаются редко, подавляющее большинство из них подчинены одновременно действию как линейных, так и нелинейных функциональных законов. Эйнштейн А. утверждал, что линейных зависимостей в природе не существует. Линейность (как и суммативность) является результатом упрощенного моделирования природных явлений. Однако иногда линейное моделирование может быть адекватно задачам исследователя и нецелесообразно усложнять описание системы нелинейными дифференциальными уравнениями.
Нелинейные системы, как правило, описываются сложными законами Они неоднозначные и многообразные. Здесь причина и следствие могут меняться местами. Они выражаются группой дифференциальных уравнений. Графическое изображение их функций может носить вид гиперболы, параболы, извилистой кривой и т.д.
Нелинейность приводит к тому, что изменчивость системы зависит не только от времени, но также являются функцией многих других переменных. Нелинейными зависимостями описываются, например, атмосферные процессы [11], демографические процессы [12], бифуркационные явления [11] и др. Подробнее о нелинейности систем можно прочитать в приложении 4.

6.3. Динамические свойства систем

В зависимости от точки зрения и целей исследования природные объекты разделяют на динамические и статические объекты. Динамические системы существуют, благодаря преобразованиям в структуре и функциях, в ответ на влияние внешних факторов. Напротив, статические системы способны длительное время сохранять почти без изменения свои собственные связи, отношения и свойства.
Понятие устойчивое равновесие определяется, как способность системы в отсутствии внешних возмущений некоторое время сохранять качественную определенность, неизменность. Термин «некоторое время» не имеет количественного выражения, предполагается что «статичность» может длиться дольше длительности наблюдений.
Итак, вечной статичности быть не может. Все процессы подвержены флюктуациям. Флюктуациями называют малые случайные возмущения, колебания, изменения, образующие фон любого процесса. Флюктуации, воздействующие на систему, в зависимости от своей силы могут иметь совершенно разные для неё последствия. Если флюктуации открытой системы недостаточно сильны, то система самостоятельно вернётся к предыдущему состоянию, структуре или поведению. Если флюктуации очень сильны, система может разрушиться. И, наконец, третья возможность заключается в появлении нового состояния или поведения системы.
В представлениях классической механики любой объект «стремится» занять устойчивое положение и максимально долго (консервативно) в нем находиться, как шарик 1 на рис. 6.3. При малых возмущениях шарик 1, находящийся в положении устойчивого равновесия, будет совершать малые колебания, которые со временем затухнут и равновесие восстановится, система станет статической, равновесной. При сильном воздействии шарик 1 может «перепрыгнуть» через барьер в соседнюю ямку. Избежать внешних возмущающих воздействий невозможно, т.к. закрытых объектов не существует, поэтому вместо кратковременного, устойчивого равновесия лучше говорить о подвижном равновесии.

Рис. 6.3.

Концепция глобального эволюционизма вопреки классической науке отрицает неподвижность и стационарность Вселенной. «Все течет, всё изменяется». Устойчивое равновесие - это субъективное упрощение действительности. Если шарик «успокоился» в земляной ямке, то землетрясение, например, может изменить ситуацию, нарушить его статичность. Известно, что современные горы когда - то были дном моря.
Неравновесность можно определить как состояние открытой системы, при котором происходят изменения её макроскопических параметров, состава, структуры и поведения [13].
Однако неравновесное состояние также может быть устойчивым (устойчивое неравновесное состояние). Примером может послужить положение шарика 2 на рис. 6.3. Чтобы сохранить устойчивое неравновесие шарика, необходимо воздействовать на него силой (слева и справа), т.е. совершать работу, затрачивать энергию. Такой процесс называют сохранением гомеостазиса системы.
Гомеостазис можно сохранять различными способами. Можно построить железобетонный дом, который без ремонта простоит сто лет (условно равновесное состояние), или сто лет осуществлять ремонт и реставрацию непрочного сооружения (устойчивое неравновесие).
Устойчивость (равновесная или неравновесная) реализуется через изменение функций системы. Функции определяются структурой элементов и связей. Многочисленные исследования выявили инвариантные законы функционирования структур (законы организации). Их действию подчиняются многие системы. Они отражают свойства присущие всем целостным объектам, имеют устойчивый и повторяющийся характер. Рассмотрим их.
Закон координации связей и отношений всех компонентов целостного объекта. Его основное предназначение состоит в согласовании действий всех связей и отношений, имеющих место в системе. В природных системах согласование происходит самопроизвольно. В технических и социальных системах координация осуществляется людьми посредством подсистем управления.
К закону координации близко примыкает закон совместимости компонентов системы. Его смысл состоит в согласованности и взаимодополняемости разнородных структур. Благодаря этим законам, обеспечивается полнота функционирования всей системы. На любом предприятии имеются работники разных специальностей (инженеры, экономисты, бухгалтера и др.), которые дополняют действия друг друга.
Совместимость элементов целостного образования проявляется двояким образом. С одной стороны, она означает совместимость частей между собой, а с другой - совместимость частей с целым. Любое ее нарушение приводит к сбоям функционирования. Примером может служить переливание крови. Вливание несовместимой с организмом крови может привести к смерти. Несовместимость характеров мужа и жены может разрушить семью. Запасные части, предназначенные для одной модели автомобиля, не могут использоваться для другой модели, в связи с несовместимостью их размеров и форм.
Важным функциональным законом является закон специализации компонентов системы. Каждая подсистема, часть или элемент выполняют определенные функции и операции. Действие любого из компонентов важно для всех остальных. Изъятие из системы любого из них приводит к нарушению функционирования всей цепочки и вызывает глубокие изменения в качественных характеристиках объекта. Можно добавить, что для повышения надежности функционирования, некоторые элементы дублируются. В организме человека много дублированных функций (два глаза и уха, две ноги, две кроветворные системы и пр.).

6.4. Изменчивость и развитие систем

Ещё одна группа системных свойств имеет связь с представлениями о развитии. К этой группе в первую очередь следует отнести понятия: «изменчивость», «эволюция», «рост», «генезис», «отбор», гомеокинез.
Под развитием понимаются необратимые изменения в объекте, в результате которых возникает новое качество или состояние. Когда изменения носят циклический характер, например, колебания маятника, то такие изменения не считаются развитием. Эволюция и развитие часто используются как синонимы. Изменения могут быть монотонными, скачкообразными, с повторением уже пройденных состояний (циклическое развитие). Многообразие взглядов на причины развития можно представить в виде четырёх групп.
Первая группа исследователей связывает развитие с реализацией поставленных целей [14]. Эта точка зрения исходит из поведения социальных, человеческих систем. И причиной такого развития являются потребности и желания людей.
Вторая группа рассматривает развитие как следствие процесса адаптации к среде. Такое поведение свойственно в большей степени биологическим (социальным) системам. Дарвинизм основан на этой точке зрения [15].
Третья группа считает источником развития противоречия, возникающие в системах. Разрешение противоречий – есть развитие.
Четвёртая группа видит развитие в стремлении к совершенству, прогрессу [16,17]. К сожалению, результаты изменений часто становятся понятны только после свершения события. Иногда вместо прогресса получается регресс. Развитие может идти как по линии прогресса, так и регресса и выражаться в эволюционной или революционной формах [18].
Выбор той или иной ветви развития осуществляется в соответствии с принципом минимума диссипации. Из совокупности допустимых состояний системы реализуется те, которым характерно минимальное рассеяние энергии [16]. Возможны и другие принципы отбора путей развития.
Все перечисленные точки зрения можно считать правильными, но каждая отражает только одну сторону многогранного явления «эволюция».
К изменчивости можно отнести также свойство «адаптивность». Под адаптивностью понимается способность системы изменять свою структуру и выбирать варианты поведения под воздействием факторов внешней среды сообразно с новыми целями системы. Главная задача адаптивности – обеспечение выживания. Важным свойством адаптивной системы является системная инерция, определяющая время, необходимое для перехода из одного состояния в другое.
Адаптивные возможности самоорганизации любой системы не беспредельны. Под самоорганизацией понимается процесс установления в системе порядка, происходящий исключительно за счёт кооперативного действия её компонентов. Система способна прогрессивно развиваться, если удовлетворяет следующим требованиям [19]:
• система должна быть открытой для ВЭИ потоков.
• процессы, происходящие в системе, должны быть кооперативными, функционально согласованными друг с другом.
• система должна быть динамичной.
Как правило, распад целостных объектов происходит под влиянием внешних системоразрушающих факторов. Горы могут быть разрушены землетрясением. Скалы могут быть взорваны человеком.
Системоразрушающие факторы могут быть также внутренними. Если автомобиль столкнулся с деревом, то это внешний фактор разрушения. Но если в результате износа сломалась рулевая тяга, то это внутренний фактор.
Распад многих систем связан с энергетическими характеристиками связей. Это означает, что внутренние характеристики оказываются неспособными поддерживать адаптивность системы. Для человека это может означать, что какие-то органы не в состоянии обеспечить полноценное функционирование организма. В обществе такое положение дел возникает при полной или частичной потере управления. У молекулярных соединений разрушение происходит при разрыве валентных связей. Система перестает существовать, если «агрессия» среды будет выше возможностей сопротивления самой системы.
Разрушение связей может происходить под влиянием малых внешних возмущений. Малые, но согласованные с внутренним состоянием системы, внешние воздействия могут оказаться эффективными. Резонансное возбуждение представляет собой особую чувствительность системы к внешним воздействиям, согласующимся с её внутренними свойствами [19]. Резонансное воздействие может быть сильным системоразрушающим фактором. Например, посредством слабого звука могут быть разрушены оконные стекла дома, если частота колебаний звука совпадет с резонансной частотой стекол.
Динамика флюктуации может быть различной в зависимости от того, устойчив процесс или нет. Обычно в области устойчивого поведения флюктуации уменьшаются, а в зоне неустойчивости флюктуации нарастают и становятся значительными (макроскопическими). Поведение системы в таких условиях становится непредсказуемым и неуправляемым. Малые причины могут приводить к значительным последствиям, и даже небольшая флюктуация «может послужить началом эволюции в совершенно новом направлении» [8].
Революционным процессам способствуют положительные обратные связи, усиливающие слабые возмущения (см. приложение 2, 4), что может привести к разрушению существующей структуры и переводу системы в другое состояние [19].
Системоразрушающим факторам противодействуют системообразующие, которые также могут быть внутренними и внешними. Чем сильнее системообразующие факторы, тем более защищена система. И наоборот, превышение силы разрушающих факторов направляет движение в сторону распада системы. Системообразующим факторам способствуют отрицательные обратные связи. Деградация системы может произойти в следующих случаях [20]:
• Системоразрушающие факторы накапливаются, а системообразующие недостаточны, либо сильно запаздывают (высокая инерционность адаптивных процессов). Управляющая подсистема не выполняет свои функции.
• Резко уменьшается количество компонентов, необходимых для функционирования системы; (например, ампутация конечностей) или увеличивается количество бесполезных компонентов системы. Нарушается закон пропорциональности.
• Отсутствуют источники внешних ресурсов и истощились внутренние ресурсы.
• Плохая проводимость ВЭИ каналов.
• Нарушена координация (синхронизация) взаимодействий элементов системы.
• Цели частей (подсистем, элементов) не согласованы и противоречат целям целого (системы).
• Отсутствие авторегенеративных или внешнерегенеративных функций. Регенерацию элементов способны осуществлять все живые объекты и кристаллы. Техногенные системы относятся к внешнерегенеративным, т.к. ремонт и замену элементов осуществляет человек.
Когда под давлением обстоятельств объект теряет возможность сохранять устойчивое неравновесие, назревает необходимость перехода в новое качество. Переход, как правило, связан с реорганизацией структуры.
Переломный, критический момент в развитии системы, в котором она осуществляет выбор нового пути, называется бифуркацией (приложение 4). В какое состояние перейдёт система после прохождения точки бифуркации, точно предсказать невозможно. Это связано с тем, что влияние среды носит случайный характер [8]. Повышение размерности и сложности системы приводит к увеличению возможных путей её развития [21].
Иногда вместо понятия «бифуркация» используют термин «катастрофа» (скачкообразные, внезапные изменения). Катастрофа изменяет организованность системы. Для успешного перехода на более высокий уровень развития должны созреть условия, накопиться ресурсы. «Незрелые» переходы ведут к деградации. Направление перехода (скачка) часто определяется наследственностью (способность будущего зависеть от прошлого), прошлый опыт вводит процессы изменчивости в определённые границы, задаёт коридор развития.
Молодая система подвергается действию отбора. Выживают структуры и функции способные адекватно адаптироваться к новым условиям. Отбор осуществляется в процессе конкуренции, которая обуславливается ограниченностью ресурсов. Среди возможных форм развития реализуются лишь устойчивые. Неустойчивые формы, если и возникают, то быстро разрушаются. Идею отбора (естественного или искусственного) высказал Ч. Дарвин.
Для повышения уровня организованности сложных систем имеются следующие пути:
1. Интенсивный путь, осуществляется через уменьшение количества элементов. При этом повышается нагрузка на каждый элемент, возрастает сложность и незаменимость их функций («не числом, а умением»), сокращается потребление ресурсов, растет коэффициент полезного действия. Интегративность возрастает, суммативность уменьшается, но при этом снижается надежность.
2. Экстенсивный путь приводит к увеличению количества элементов в системе, многократному дублированию элементов и связей. Возрастает суммативность.
3. Комбинация 1 и 2.
Например, развитие биосферы идет по интенсивному пути. Древние, простые организмы обеспечивали выживание вида путем воспроизводства многочисленного потомства. Осетровые рыбы вымётывают миллионы икринок, но выживают только единицы (экстенсивный путь). Более развитые существа сократили воспроизводство потомства, но научились сохранять детёнышей путем защиты, воспитания, обучения (интенсивный путь).
Жизненный цикл общественной организации также отмечается сменой способов выживания. В стадии «детства» доминирует экстенсивный путь, организация совершает множество проб и ошибок, поощряется инициатива всех творческих работников, власть децентрализована. В зрелой фазе жизненного цикла выбрана оптимальная сфера деятельности, дающая максимальную прибыль. Все пробные варианты отметаются, деятельность сужается, поисковые инициативы становятся ненужными, деятельность рационализируется, прибыль растёт. Но благополучие хранит в себе угрозу будущей стагнации. Организация теряет адаптивные способности, что приводит к её гибели.
Таким образом, развитие системы осуществляется как процесс движения от одной точки бифуркации к другой. В каждой точке бифуркации система выбирает новый путь развития.
6.5. Биологические системы

Все без исключения системы обладают целостностью, интегративностью (суммативностью), открытостью, диссипативностью, нелинейностью, неравновесностью, самоорганизованностью.
Жизнь характеризуется высокоупорядоченными структурами, способными к самовоспроизведению. Известный отечественный системолог А.Н. Аверьянов выделил следующие основные уровни организации живого.
• вирусы, состоящие в основном из двух компонентов: молекул нуклеиновой кислоты и молекул белка;
• клетки, состоящие из ядра, цитоплазмы и оболочки;
• многоклеточные организмы;
• популяции – коллективы организмов одного типа;
• биоценозы - системы, объединяющие организмы различных видов;
• биосфера - система живой материи на Земле.
• биогеоценоз – система, объединяющая организмы и неживую природу поверхности Земли;
Система каждого уровня включает в себя компоненты ниже лежащего уровня. Приведём наиболее яркие признаки живого.
1. Живые организмы характеризуются сложной упорядоченной структурой. Уровни их самоорганизации значительно выше, чем в неживой природе [22].
2. Живые организмы используют ВЭИ потоки из окружающей среды для поддержания своей упорядоченности (открытые системы). Обмен веществом - это могучая геологическая сила (Вернадский). Живое вещество Земли за год пропускает через себя и преобразует количество химических элементов, соизмеримое с массой земной коры. Интенсивность обмена веществ усиливается способностью живого активно искать ресурсы (питания). Клетка перемещается в сторону увеличения концентрации пищи. Растения тянутся к свету, воздуху, к воде. Человек ищет и добывает ресурсы.
3. Живые объекты уникальны. Не существует двух полностью идентичных живых существ.
4. Живые объекты целеустремленны. Они способны ставить цель и стремиться к ней.
5. Живые объекты функционируют непрерывно. Организм нельзя «выключить» временно. Остановка функционирования равносильна смерти.
6. Всё живое реализует жизненный цикл (онтогенез). Всё рождается и неизбежно умирает.
7. Универсальное свойство всех живых систем - способность реагировать на внешнее воздействие (раздражитель).
Ответная реакция сложных объектов всегда направлена на "нейтрализацию" «вредного» внешнего воздействия. Объект своей реакцией стремиться сохранить свое исходное состояние. Сложные живые существа реагируют ситуационно, могут менять свое поведение. При появлении опасности могут убежать, напасть, замереть. Если внешнее воздействие идет на пользу организму, то может возникнуть реакция содействия (не противодействия). Однако, чем проще форма жизни, тем менее разнообразны реакции.
Адаптация (стремление к независимости от внешней среды, саморегуляция) также происходит через реакции организма. При болезни человек реагирует повышением (понижением) температуры. Если заболевание не тяжелое, организм с течением времени справляется с ним и температура тела возвращается к норме. Если же адаптивных способностей организма недостаточно, необходимо врачебное вмешательство.
Живое адаптируется разными способами. Создаётся искусственная среда обитания посредством мембран (клетка), кожи, шкур, стен и т.п. В границах искусственной среды поддерживается необходимые параметры, температура (теплокровные), химический состав. Осуществляется постоянное обновление структуры (регенерация).
8. Способность к регенерации (адаптация, саморегуляция).
Живые системы постоянно заменяют «морально устаревшие» или изношенные фрагменты. Процессам распада, дезинтеграции противопоставляются процессы восстановления испорченного и разрушенного. Клетка периодически заменяет белки (ферменты) [23]. Организмы восстанавливают хвосты, ногти, кожу, волосы, стенки желудка. Человек полностью обновляется в течение нескольких месяцев.
9. Размножение и экспансия. Все живое размножается.
Самоизоляция единицы живого внутри некоторого замкнутого объема компенсируется экспансией, стремлением занять всю окружающую среду. Этот процесс реализуется через размножение. Неограниченное размножение подобно биологическому взрыву. Одноклеточные водоросли за 8 дней размножения способны увеличить численность особей, которые по объему могут стать соизмеримыми с объемом Земли [24]. Живое вещество, участвуя в процессах обмена ВЭИ, может преобразовывать окружающую среду.
10. Специализация элементов живых систем.
Живое состоит из разнородных элементов, объединенных единством цели. Например, количество специализированных белков в клетке на порядки превышает число атомов в сложной молекуле. У человека имеется около 200 специализированных клеток и множество специализированных органов.
11. Лабильность (подвижность) функциональных связей.
В клетке нет постоянных мест расположения органелл. Они могут передвигаться в протоплазме, но функции свои они при этом выполняют. В животных все органы связаны эластичными тяжами, гибкими сосудами и нервами. Длина связей в живых организмах существенно выше, чем в неживом веществе.
12. Наличие системы управления. Интенсивное производство и циркуляция информации.
В живых объектах имеется блок памяти, где хранится опыт предков и индивидуума. Молекула ДНК дает "инструкции", какие белки надо синтезировать и в каком порядке. Цитоплазма включает в работу те или иные гены. Ядро клетки является банком генетической памяти. В организмах память сосредоточена в нервных узлах (ганглиях), в мозге. Посредством РНК – переносчиков информации "инструкции поступают" в "цех" синтеза белка (рибосомы). Комплектующие (аминокислоты) подаются в нужное место и вовремя. Это очень напоминает конвейерную сборку изделий на заводах, созданных человеком.
Информация из одной клетки может передаваться другим клеткам. Трансдукция, трансформация, конъюгация, сексдукция - известные способы передачи генетической информации от клетки к клетке [23]. Вирусы также участвуют в переносе блоков информации между разными клетками. Возможно, в этом и состоит полезная функция этих паразитов. Центральная нервная система является иерархической системой управления сложными организмами.
13. В человеке ярко выражено стремление к снижению зависимости от внешней среды, стремление подчинить себе окружающий мир, опережающее отражение, создание новой информации, обработка и передача больших объемов информации. Тейяр де Шарден в своем труде "Феномен человека" показал, что эволюция – это постоянное усложнение информационных структур живого (цефализация) [25].

6.6. Социальные системы

Результатом развития жизни явилось появление социальных систем. Они коренным образом отличны от других типов и видов сложноорганизованных образований. Хотя они относятся к живым, но не могут быть объяснены только законами структуры организмов.
Социальные (коллективные) системы известны не только в человечестве, но и в биосфере. Примерами могут послужить муравьи, пчелы, термиты, стайные животные, птицы, рыбы (стаи), популяции, колонии бактерий. Общими признаками организмов и их социумов являются признаки 1-12, перечисленные в разделе «Биологические системы».
Однако имеются различия, заключающиеся в том, что
1. Социумы не размножаются, т.е. не производят подобных себе. Социум, исчерпавший свой жизненный цикл, «умирает» и на его месте появляется другой.
2. Элементы социума обладают большей степенью свободы, чем элементы организма.
3. Все социальные системы более крупные, чем составляющие их организмы, поэтому связи между элементами стохастические (лабильные) и более длинные.
Информация между элементами передается звуком, светом, запахом, потоками ВЭИ. Один и тот же элемент может одновременно входить в различные подсистемы. Человек одновременно является частью производственного коллектива, членом своей семьи, состоит в политической партии, в клубе, спортивной секции и т.п.
4. Управление носит рефлексивный характер.
5. Генетическая память дополняется социальной памятью, передаваемой посредством обучения из поколения в поколение.
6. В большей степени развиты эгоистические тенденции, больше выражена конфликтность между конкурирующими элементами.
7. Вырабатываются механизмы согласования целей управления и элементов.
8. У людей создаются техногенные системы поддержания гомеостазиса и развития.

6.7. Техногенные, человеко-машинные системы

Специфическим признаком человека является способность к труду. Определим труд как процесс изменения окружающей среды, в том числе, с применением орудий, направленный на выживание и экспансию субъекта труда.
Труд, как средство выживания, использовался всеми живыми существами. Животные выживают, главным образом приспосабливая свое тело и функции к изменившимся условиям. Животные используют части своего тела в качестве орудий труда. Но у животных труд является лишь дополнением к основным адаптивным возможностям.
Человек унаследовал от млекопитающих все основные подсистемы их организмов: конечности, скелет, дыхательную, нервную, пищеварительную и другие. Органы чувств человека, системы защиты и нападения оказались ослабленными. Резко усилился разум, труд, опережающее отражение, коллективизм поведения. Проявилась дисгармония между очень развитой системой управления и исполнительными системами человека. По законам синергетики для выравнивания диспропорций развитие разума должно было затормозиться, чтобы другие подсистемы смогли ликвидировать своё отставание.
Чтобы не нарушить гармонии, разум, оторвавшийся в развитии от остальных подсистем, вынужден был искусственно усиливать исполнительные функции, зашедшие в тупик. Поэтому были созданы техногенные «руки, ноги, сенсоры, интеллектуальные системы».
Ограждаясь техникой от естественного отбора, человек теряет, забывает технологии естественного выживания. Многие функции атрофируются за ненадобностью (адаптация). Этот путь привел его в капкан зависимости от созданной им же техногенной среды. Труд во всех формах является единственным средством выживания человечества.
Техногенные системы без участия человека пока не способны к саморазвитию. Оставленные без присмотра, они распадутся и будут поглощены биосферой. Однако отмечается тенденция появления саморегуляции и в техносистемах. Техногенные системы приобретают механизмы гомеостазиса, но механизмы самостоятельной (без человека) эволюции пока не созданы. Человек не сможет жить без техносферы, и она не может существовать без человека, т.е. впервые за миллиарды лет в ходе эволюции возник уникальный биотехноценоз. Рассмотрим исторические вехи развития техносферы.
Эволюционный ряд средств передвижения (ноги, транспорт). Волоки (100 – 6 тысяч лет до н. эры); водный транспорт, бревна, колоды, тростниковые челны, долблёные бревна, шесты, весла (40-13 т. л. до н. эры); сани, лыжи (13-6 т. л. до н. эры); вьючные ослы, быки, верблюды (3 - 4 т. л. до н. эры); телеги (сани + колеса, 4 т.л. до н. эры); экипажи (телега + лошадь, 4 т. л. до н. эры). Далее рельсовый транспорт на угледобыче (15-16 вв.), паровые повозки (Англия 1700 г.), паровозы железных дорог (Англия, 1830), автомобиль (карета + двигатель, 1700-1890 г.); гомологический ряд автомобилей ХХ века, который продолжается и сегодня. От этого ствола отделился ряд рельсовых транспортных средств с приводом от: лошади (1800 г.), паровой машины (1804 г.), дизеля (20 век.) и электротяги.
Эволюционный ряд манипуляторов (конечности, руки). Ранний палеолит (600-100 т. л. до н. эры). Ручные рубила из осколков камня, колья, раковины, кости. Эти орудия вооружали руку, делали усилия концентрированными.
Средний палеолит (100-40 т. л. д. н. эры). Появляются составные орудия (комбинаторика) палка + камень + кость. Происходит «удлинение» руки: палка, дубинка, каменный топор, шест.
Поздний палеолит (40 - 3 т. л. до н. эры). Продолжается удлинение руки: метательные копья, дротики, луки, бумеранги.
Неолит (6 - 4 т.л. до н. эры). Оружие, инструменты приспосабливаются к руке (эргономика). Изобретаются станки для обработки камня, рога, дерева, металла (5 т.л. до н. эры). Гончарный круг и изделия из фаянса появились около 4 - 2 т. л. до н. эры. (Двуречъе, Крит, Египет). Из железа изготовляли серпы, косы, проколки, шилья, долота, тесла, топоры, зубила, пилы (Шумера 3 т.л. до н. эры). Растет разнообразие и специализация инструментов, усовершенствуется лук, появляется арбалет, метательные машины (Греция 7 - 9 вв. до н. эры).
Порох используется для метания предметов (начало нашей эры). Ракеты (6 век) и огнестрельное оружие в Китае (8 в.), огнестрельное оружие в Европе (13 в). Бронзовые пушки на флоте и на суше (14 в.), ручное огнестрельное оружие (конец 14 в.), пистолеты (конец 16 в.), боевые ракеты (Россия 1815 г.), пулемет (конец 19 век).
Ряд двигателей: мышцы человека (100 - 13 т. л. до н. эры); мышцы животных (3 т. л. до н. эры); ветряные двигатели (парус 2,5 т. л. до н. эры); водяные колеса (5 век до н. эры); паровые двигатели (1700 г.); двигатели внутреннего сгорания (1860 г.); газовые турбины; реактивные двигатели; электродвигатели (начало19 в.).
Сенсоры, приёмники информации. Глаза, очки – дырочки в дощечках, стеклянные очки (13-14 вв. Флоренция), микроскоп, телескоп, тепловизор, датчики радиации, приемники радиоволн, сейсмоприёмники, фотоаппараты, кинокамеры, видеокамеры и т.п.
Защитные оболочки (кожа), средства экологического гомеостазиса (жилища). Пещеры, навесы, хижины, огонь костра (100-40 т. л. до н. эры). Химическая обработка шкур (золение), плетение из лозы, стеблей листьев. Постройки из дерева, костей, шкур, землянки из жердей покрытые шкурами. Перегородки в домах и пещерах. Жилища на бревенчатых настилах, глинобитные дома, кирпичное строительство (города в Индии в 2-3 т. л. до н. эры и в Вавилоне 1 т. л. до н. эры). Строительство пирамид (Египет 2,5 век до н. эры). Каменные дома сложной архитектуры появились в Греции и Риме с высоким уровнем комфорта (водопроводы, водостоки, бани с подогревом, ванные комнаты, портативные очаги, камины). Многоэтажные дома строились в Риме. Там же проводили кондиционирование воздуха и воды, строили кладбища. Позже города только расширялись, обеспечивались транспортом, освещением, заводами, цехами, учебными заведениями.
Осветительные приборы (каменные плошки для жира) появились 40 - 13 т. л. до н. эры. Им предшествовала искусственная добыча огня трением (100 - 40 т. л. до н. эры). Освещение шахт жировыми лампами из кусков мела, горящие ветки, берестяные факелы, сосновые лучины в домах (6 - 3 т. л. до н. эры). Использование нефти для освещения (Вавилон). До 15 века в Европе для освещения служил очаг, появились промасленные бумажные окна, масленые лампы из глины, стекла, металла. Лампы накаливания, люминесцентные и полупроводниковые светильники, лазеры (ХХ век).
Защита тела от холода: одежда из шкур, льна (13 - 6 т. л. до н. эры). Первые ткацкие станки (5 т. л. до н. эры). Кожевенное и меховое производство. Ткани из конопли, льна, шерсти (Египет 3 т. л. до н. эры). Ковры в Персии (8 век до н. эры)
Энергетика человечества и биосферы развивалась в следующей последовательности. Энергия мышц человека; химическая энергия горения; энергия движения быков, ослов, лошадей. Энергия воды, ветра. Сжигание угля, позже нефти и газа (паровые машины, ДВС, турбины). Солнечная энергия (батареи, солнечные нагреватели); атомная энергия; преобразование тепловой энергии в электрическую, световую, использование тепла недр.
Управление ресурсами. Собирательство растительной и животной пищи. Добыча поверхностного гранита, сланца для каменных изделий. Охота на животных, рыболовство (13 - 6 т.л. до н. эры). Приручение овец, коз, баранов, крупного рогатого скота (Иран, Ирак, юг Прикаспия. 10 - 7 т. л. до н. эры). Переход к возделыванию ячменя, пшеницы (Ближний и Средний Восток, Средняя Азия. 9 - 7 т. л. до н. эры). Производство бобов, перца, агавы тыквы, хлопчатника (Америка).
Шахтная добыча камня: кремнистого сланца, обсидиана, базальта, абразивного песчаника, нефрита. Устойчивый переход к земледелию и скотоводству (6 - 4 т. л. до н. эры). Расширение добычи камня, переход к добыче самородного золота, меди, серебра, свинца и олова. Освоение металла вместо камня, выплавка меди из руды (5 - 3 т. л. до н. эры). Глубокие шахты. Чугун в Китае (4 век до н. эры). Железо в Индии (4 век до н. эры). Железо в Египте (2.8 т. л. до н. эры) Железная руда добывались из болотных, луговых и озерных руд. Изобретение бронзы (Иран, 3 т. л. до н. эры) и распространение её в другие регионы планеты.
Появилось рыбоводство, животноводство стойловое и пастбищное, распашка земель, система орошения. Освоение хлопка, шелка. Изобретение фаянса и стекла (Египет, Двуречье, 3 т. л. до н. эры). Освоение минерального сырья для приготовления красок. Добыча соли из морской воды. Костный клей (3 т. л. до н. эры). Использование глины, гипса, смолы, асфальта, битума в качестве связующих компонентов при строительстве. Тростник использовали для строительства судов (Египет, 3 т. л. до н. эры). В Риме развивалось садоводство и птицеводство (3 - 1 т. л. до н. эры). Ткацкий станок, токарный станок по металлу появились в 6 веке до н. эры.
Как видно, до наступления нашей эры были сделаны основные изобретения, функционально обеспечивающие существование людей. Эволюционные техногенные ряды своими корнями уходят в неолит и продолжаются в настоящее время. Особенно заметен количественный рост техносферы, связанный с ростом народонаселения и повышением уровня потребления. В 14 в. развивалась добыча разнообразных минералов и специализированное товарное производство во всем мире. Росло разнообразие и количество добытых полезных ископаемых (угля, железа, нефти). ХХ век - добыча радиоактивных веществ, интенсивная добыча нефти и газа, синтез полимерных материалов, композитов, производство углеводородов.
Можно подчеркнуть следующие особенности технических систем.
Детерминизм поведения. Технические системы создаются для пользования человеком, поэтому они должны быть предсказуемыми в поведении. Если случаются фарс мажорные ситуации, то это считается недоработкой конструкторов. Человек может создавать и не предсказуемые в поведении системы, но в этом редко бывает необходимость. Примером могут быть игральные автоматы.
Технические системы управляемы или человеком (автомобиль), или автоматом (автопилот).
Адаптивность технических систем начинает возрастать. Например, в современных автомобилях изготавливают амортизаторы, приспосабливающиеся к качеству дорожного покрытия.
Элементы технических систем четко специализированы и совместимы. Иногда допускается дублирование для повышения надежности. В автомобиле один двигатель, один руль, четыре колеса, но все разные. Каждый элемент конструктивно сопрягается с другими, как зубья шестерни.
Связи между элементами «жесткие», детерминированные. Каждый элемент связан с другими однозначно. Связи практически не изменяются. Изменчивость связей закладывается в компьютерах, интернете. Но эта изменчивость не стохастическая, а детерминирована определёнными алгоритмами.
Технические системы не способны самостоятельно размножаться и регенерировать изношенные элементы. Производство, ремонт и экспансию пока осуществляет человек.
Все технические системы подчиняются закону жизненного цикла, последовательно сменяя друг друга. Выше приведенные эволюционные ряды технических достижений человечества являются свидетельством сказанному.
Технические системы могут временно прекращать функционирование, в отличие, от биологических и социальных систем. Автомобиль можно поставить в гараж, отключив все его функции.
В техническом творчестве тысячи лет все изобретения делались случайно. Известно, что для создания великих изобретений нужно не только большое творческое мастерство. Нужны ещё и определённые исторические условия, нужно стечение многих обстоятельств.
В настоящее время идёт непрерывный процесс уменьшения роли случайности. Бессистемные поиски, сопряжённые с огромной затратой энергии и времени, пытаются заменять рациональной системой действий. Поиск можно вести бессистемно, а можно заранее продумать план поиска, исключив из него бесперспективные действия.
Решая техническую задачу, исследователь должен пройти три этапа:
1. Выбрать задачу и определить противоречие, которое мешает её решению обычными, уже известными путями. В аналитической части изобретатель идёт от общего к частному, от сформулированной задачи в «общем» виде, к отысканию содержащегося в ней противоречия, затем к определению непосредственной причины противоречия и нахождению условий, при которых эта причина снимается.
2. Оперативная часть решения задачи позволяет устранить противоречия путём внесения изменений в одну из частей (или в одну из стадий процесса). Поиски решения ведутся по определённой рациональной системе. Общей формулы нет, но есть приёмы, достаточные для большинства случаев. Появляются методики рационального поиска решений. Приведём одну из них [26].
ПЕРВЫЙ ШАГ.
Проверка возможных изменений в самом объекте.
1. Изменение размеров.
2. Изменение формы.
3. Изменение материалов.
4. Изменение температуры.
5. Изменение давления.
6. Изменение скорости.
7. Изменение окраски.
8. Изменение взаимного расположения частей.
9. Изменение режима работы частей с целью максимальной их нагрузки.
ВТОРОЙ ШАГ. Проверка возможности разделения объекта на независимые части.
1. Выделение «слабой» части.
2. Выделение «необходимой и достаточной» части.
3. Разделение объекта на одинаковые части.
4. Разделение объекта на разные части по функциям.
ТРЕТИЙ ШАГ. Проверка возможных изменений во внешней (для данного объекта) среде.
1. Изменение параметров среды.
2. Замена среды.
3. Замена среды на несколько частичных сред.
4. Использование внешней среды для выполнения полезных функций.
ЧЕТВЕРТЫЙ ШАГ. Исследование прообразов в природе (поставить вопрос: как данное противоречие устраняется в природе?).
ПЯТЫЙ ШАГ. Возвращение (в случае непригодности всех рассмотренных приёмов) к исходной задаче и расширение условий, т.е. переход к другой, более общей задаче.
3. Синтетическая стадия осуществляется с целью приведения других частей или других стадий процесса в соответствие с изменённой частью. Проверка возможных изменений в соседних объектах.
1. Установление взаимосвязи между ранее независимыми объектами, участвующими в выполнении одной работы.
2. Устранение одного объекта за счёт передачи его функций другому объекту.
3. Внесение изменений в другие объекты, связанные с данным объектом.
4. Внесение изменений в методы использования объекта.

Выводы к разделу 6.1

1. К свойствам строения относятся «целостность», «множество», «окружающая среда», «структура», «иерархия», «подсистема», «элемент», «связь», «отношение», «каналы связи», «организация».
2. Системы подчиняются закону пространственно - временной локализации структуры и закону субординации.
3. Все объекты в природе являются открытыми, т.е. обмениваются со средой веществом (В), энергией (Э) и информацией (И). Открытость всех систем логически определяет необходимость существования входов и выходов.
4. Свойство эмерджентности есть и в простых, и сложных системах.

Выводы к разделу 6.2

1. К функциональному блоку свойств систем относятся понятия - синонимы: целостность, интегративность, эмерджентность, системность, которые часто употребляются раздельно, а также «суммативность», «адаптивность», «равновесие» (стабильное, нестабильное, подвижное), «обратная связь (отрицательная, положительная, целенаправленная), «саморегуляция», «гомеостазис», «управление».
2. Функция «суммативность», противоположна по смыслу «интегративности». Свойства суммативных (аддитивных) систем равны сумме свойств ее компонентов. Суммативные системы являются сильным упрощением реальности, когда не желают замечать интегративные свойства.
3. Интегративные системы можно перевести в ранг суммативных систем, если доминирующие элементы (связи) многократно дублировать.
4. Интегративными системами легче управлять, воздействуя на малочисленные параметры порядка, а суммативные системы способны сохранять гомеостазис без внешнего вмешательства, т.е. являются самоорганизуемыми.
5. Не всякие слабые связи препятствуют проявлению системности. Случайный (с точки зрения наблюдателя) характер связей также не препятствует проявлению системных свойств.
6. Системы, способные восстанавливать свои элементы и отношения, называют регенеративными системами. К ним относятся все живые системы и некоторые неживые.
7. Случайные, вероятностные связи и взаимодействия являются естественными для природы, и не препятствуют её саморазвитию.
8. Линейные связи и зависимости однозначно ведут от причины к следствию.
9. Нелинейные системы, как правило, описываются сложными законами, графическое изображение функций которых может носить вид гиперболы, параболы, извилистой кривой и т.д.

Выводы к разделу 6.3

1. Динамика систем существляется благодаря преобразованиям в структуре и функциях в ответ на влияние внешних факторов.
2. Статические системы способны длительное время сохранять (почти без изменения) свои собственные связи, отношения и свойства.
3. Понятие устойчивое равновесие - это субъективное упрощение действительности, определяемое, как способность системы в отсутствии внешних возмущений некоторое время сохранять качественную определенность, неизменность.
4. Вечной статичности быть не может. Все процессы подвержены флюктуациям. Флюктуациями называют малые случайные возмущения, колебания, изменения.
5. Вместо кратковременного, устойчивого равновесия лучше говорить о подвижном равновесии.
6. Неравновесность определяется как состояние открытой системы, при котором происходит изменение макроскопических параметров, состава, структуры и поведения.
7. Неравновесное состояние может быть устойчивым и чтобы это состояние (гомеостазис) сохранить, необходимо совершать работу, затрачивать энергию.
8. Устойчивость (равновесная или неравновесная) реализуется через изменение функций системы.
9. Существуют инвариантные законы функционирования структур (законы организации) к числу которых относятся законы: координации, совместимости компонентов системы, специализации.

Выводы к разделу 6.4

1. К системным свойствам, связанным с представлениями о развитии относят: «изменчивость», «эволюцию», «рост», «генезис», «отбор», гомеокинез.
2. Под развитием понимаются необратимые изменения в объекте, в результате которых возникает новое качество или состояние.
3. Причины развития можно разделить на четыре группы . Первая группа связывает развитие с реализацией поставленных целей. Вторая - рассматривает развитие как следствие процесса адаптации к среде. Третья - считает источником развития противоречия, возникающие в системах. Четвёртая - развитие видит в стремлении к совершенству, прогрессу. Каждая из этих групп отражает только одну сторону многогранного явления «эволюция».
4. К изменчивости также относится свойство «адаптивность».
5. Важным свойством адаптивной системы является системная инерция, определяющая время, необходимое для перехода из одного состояния в другое.
6. Распад целостных объектов происходит под влиянием внешних системоразрушающих факторов.
7. Системоразрушающие факторы могут быть также внутренними.
8. Резонансное возбуждение может быть сильным системоразрушающим фактором и представляет собой особую чувствительность системы к внешним воздействиям, согласующимся с её внутренними свойствами.
9. Революционным процессам способствуют положительные обратные связи, усиливающие слабые возмущения, что может привести к разрушению существующей структуры и переводу системы в другое состояние.
10. Системообразующим факторам способствуют отрицательные обратные связи.
11. Переломный, критический момент в развитии системы, в котором осуществляется выбор нового пути, называется бифуркацией.
12. Вместо понятия «бифуркация» можно использовать термин «катастрофа» (скачкообразные, внезапные изменения), которая изменяет организованность системы.
13. Направление перехода (скачка) часто определяется наследственностью (способность будущего зависеть от прошлого), причём прошлый опыт вводит процессы изменчивости в определённые границы и задаёт коридор развития.
14. Для успешного перехода на более высокий уровень развития должны созреть условия, накопиться ресурсы. «Незрелые» переходы ведут к деградации.
15. Молодая система подвергается действию отбора, при котором выживают структуры и функции способные адекватно адаптироваться к новым условиям.
16. Повышение уровня организованности сложных систем происходит по трём направлениям: интенсивный путь (интегративность возрастает, суммативность уменьшается, при общем снижении надежности), экстенсивный путь (увеличивается количество элементов в системе, возрастает суммативность), и третий путь – комбинация 1 и 2.

Выводы к разделу 6.5

1. К основным уровням организации живого относятся вирусы, клетки, организмы, популяции, биоценозы, биосфера.
2. Система каждого уровня включает в себя компоненты нижележащего уровня.
3. Уровни самоорганизации биологических систем значительно выше, чем в неживой природе.
4. Живые организмы используют ВЭИ потоки из окружающей среды для поддержания своей упорядоченности (открытые системы).
5. Живые объекты уникальны. Не существует двух полностью идентичных живых существ.
6. Живые объекты способны ставить цель и стремится к ней.
7. Живые объекты функционируют непрерывно.
8. Всё живое реализует жизненный цикл (онтогенез).
9. Универсальное свойство всех живых систем - способность реагировать на внешнее воздействие (раздражитель)
10. Живое способно к регенерации своих частей.
11. Для живого характерна лабильность (подвижность) функциональных связей, наличие системы управления, интенсивное производство и циркуляция информации.
12. В человеке ярко выражено стремление к снижению зависимости от внешней среды, стремление подчинить себе окружающий мир, опережающее отражение, создание новой информации, обработка и передача больших объемов информации.

Выводы к разделу 6.6

1. Результатом развития жизни явилось появление социальных систем, существование и развитие которых не может быть объяснено только законами структуры организмов.
2. Социальные (коллективные) системы известны не только в человечестве, но и в биосфере (муравьи, пчелы, термиты, стайные животные, птицы, рыбы, популяции, колонии бактерий).
3. Общими признаками организмов и их социумов являются признаки 1-12, перечисленные в разделе «Биологические системы».
4. Различия организмов и их социумов заключаются в том, что:
• социумы не размножаются;
• элементы социума обладают большей степенью свободы, чем элементы организма;
• все социальные системы более крупные, чем составляющие их организмы, поэтому связи между элементами стохастические (лабильные) и более длинные;
• управление в социумах носит рефлексивный характер;
• генетическая память дополняется социальной памятью, передаваемой посредством обучения из поколения в поколение;
• в социумах больше развиты эгоистические тенденции, больше выражена конфликтность между конкурирующими элементами;
• вырабатываются механизмы согласования целей управления и элементов системы;
• у людей создаются техногенные системы поддержания гомеостазиса и развития.

Выводы к разделу 6.7

a. Специфическим признаком человека является способность к труду.
b. Труд - это процесс изменения окружающей среды, в том числе и с применением орудий, направленный на выживание и экспансию субъекта труда.
3. Труд во всех формах является единственным средством выживания человечества.
4. Техногенные системы без участия человека пока не способны к саморазвитию. Отмечается тенденция появления саморегуляции и в техносистемах.
5. Технические системы имеют особенности: детерминизм поведения, управляемость человеком или автоматом, четко специализированные и совместимые элементы, жесткие», детерминированные связи между элементами, не способность самостоятельно размножаться и регенерировать изношенные элементы, подчинение закону жизненного цикла, способность временно прекращать функционирование.

Контрольные вопросы

1. Перечислите свойства строения систем и охарактеризуйте их.
2. Существуют ли в природе закрытые системы?
3. Почему часы нельзя отнести к закрытым системам?
4. Докажите, что эмерджентность имеет место и в простых, и сложных системах.
5. Объясните, что такое «суммативность» и что такое «интегративность».
6. Что такое линейные и нелинейные системы?
7. Дайте определение статическим системам.
8. Что такое флюктуации?
9. Сформулируйте инвариантные законы функционирования структур.
10. В каких случаях может произойти деградация системы?
Литература

1. Миротин Л. Б., Ташбаев Ы. Э. Системный анализ в логистике. – М.:Экзамен, 2002.
2. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: Учеб. пособие. - СПб.: Изд. дом «Бизнес пресса», 2000.
3. Колмогоров А. Н. Теория передачи информации. - М.: Наука, 1956.
4. Бир С. Мозг фирмы. - М.: Радио и связь, 1994.
5. Морозов И. М.. Природа интуиции. - Минск. Университетское, 1990.
6. Берталанфи Л. Общая теория систем. - М.: Системное моделирование, 1969.
7. Лекторский В. А., Садовский В. Н. О принципах исследования систем // Вопросы философии, 1960, N8.
8. Пригожин И., Стингерс И. Порядок из хаоса. - М.: Иностр. литература, 1986.
9. Хакен Г. Синергетика. - М.: Мир, 1980.
10. Колесников А. А. Синергетическая теория управления. – М.: Энергоиздат, 1994.
11. Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя, 2002.
12. Капица С. Л., Курдюмов С. П., Малинецкий Г. . Синергетика и прогнозы будущего. - М.: Наука, 1997.
13. Арнольд В. И. Теория катастроф. - М.: Наука, 1990.
14. Гумеров Ш. А. Развитие и организация //. Системные концепции развития, 1985, вып. 4, с.71.
15. Попов В. П., Крайнюченко И. В. Глобальный эволюционизм и синергетика ноосферы. - Ростов – на - Дону. СКНЦВШ, 2003.
16. Моисеев Н. Н. Алгоритмы развития. - М.: 1987.
17. Ерохина Е. А. Теория экономического развития: системно-синергетический подход - М.: 1999.
18. Айламазян А. К., Стась Е. В. Информатика и теория развития.- М.: 1989. С.
19. Курдюмов С. П., Малинецкий Г. Г. Синергетика – теория самоорганизации // Идеи, методы, перспективы. - М.: 1983.
20. Ерохина Е. А. Теория экономического развития: системно - синергетический подход. - М.: 1999.
21. Моисеев Н. Н. Человек, среда, общество. - М.: 1982.
22. Лавриненко В. П., Рапищев В. П. и др. Концепции современного естествознания: Учебник. - М.: Культура и спорт. ЮНИТИ, 1997.
23. Боген Г. Современная биология. - М.: Мир, 1970.
24. Баландин Р. К. Вернадский: жизнь, мысль, бессмертие.- М.: 1998.
25. Тейяр де Шарден. Феномен человека. - М.: Наука, 1987.
26. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. Радио, 1979.

7. СИСТЕМНЫЙ АНАЛИЗ

Системный анализ проводиться с целью принятия тех или иных решений. Известны разные способы принятия решений.
• Например, решения бывают интуитивные. В этом случае решение подсказывается подсознанием. Такие решения, как правило, принимаются мгновенно и в этом состоит их эффективность.
• Решения могут приниматься на уровне здравого смысла. Здравый смысл представляет собой опыт человека и окружающих его людей, полученный в конкретных условиях. Однако известный специалист по управлению П. Друкер заметил, что «приём, который спас вас вчера при решении задачи, может погубить сегодня». Более того, здравый смысл немца, например, может не соответствовать здравому смыслу японца. Здравый смысл хорош в рамках стандартных ситуаций.
• Когда нельзя допустить ошибку, или ошибка может стоить дорого, прибегают к системному анализу, которой является одним из направлений системного подхода. Системный подход использует знания многих научных дисциплин. Анализ определяется как процедура мысленного расчленения предмета на части в целях его дальнейшего изучения [1].
• Системный анализ – это методология решения сложной проблемы путем последовательной декомпозиции её на взаимосвязанные частные подпроблемы [2]. Любой объект бесконечно сложный, поэтому задача упрощается выделением только тех элементов и связей, которые обеспечивают достижение цели. Кибернетик Эшби как - то сказал: «Любая наука системна. Системность – это научный способ упрощать».
Системное исследование представляет собой процедуру описания объекта, способа его функционирования и тенденций развития. Системный анализ применяется для решения задач, для которых отсутствуют стандартные решения (здравый смысл), и которые, в принципе, не могут быть формализованы без использования методов системного анализа. Применение идей системного анализа к проблемам повышения эффективности управления организациями получило название «конструирование организаций».
В системном анализе проблемы разделяются на три класса. Для решения проблем первого класса (хорошо структурированных, выраженных количественно) применяют методы математического программирования, теорию игр, метод Монте Карло; теорию очередей и др. Эти методы позволяют количественно оценивать преимущество того или иного решения. Некоторые технические, экономические, организационные проблемы могут быть отнесены к задачам первого класса.
Основной областью применения методов системного анализа является второй класс слабо структурированных проблем (отсутствует достаточная количественная формализация), которые нельзя решить только с помощью математических методов и приходится использовать интуицию и опыт руководителей.
Для решения проблем третьего класса (неструктурированных) обычно применяются эвристические (интуитивно-логические) методы решения, с помощью которых неструктурированная проблема переводиться в класс слабо структурированных. После чего можно использовать методы системного анализа, который позволяет либо найти правильное решение, либо выявить причины появления проблемы.
Системный подход эффективен и при конструировании искусственных систем (технических и биологических). В таких случаях функция определяется целью системы, а структура системы синтезируется для выполнения заданных функций. Это положение выступает как принцип системного подхода, когда функции и структура определяются целью системы.
Полезность системного анализа обусловлена глубоким проникновением в суть проблемы, выявлением взаимосвязей, способствующих обнаружению нестандартных решений, в большей четкости формулирования целей, в большей эффективности распределения ресурсов.
Ограниченность системного анализа обусловлена неизбежной неполнотой анализа (принцип непознаваемости), приближённой оценкой эффективности, отсутствием способов точного прогнозирования перспективы [3].
Процедура системного анализа не может быть полностью формализована, но можно рекомендовать некоторые правила многократно проверенные на практике.
• Любой объект следует описывать максимально возможной совокупностью моделей. Поучительный пример приведен в древней индийской притче. Трое слепых решили узнать, что такое слон. Первый ощупал хвост, другой - ногу, третий – бок слона. «Слон как верёвка» - сказал первый. «Нет, слон, как столб» - возразил второй. Третий сравнил слона с горой. Кто из них прав? Притча учит изучать разные стороны явления, чтобы затем создать его обобщённый образ.
• Нельзя объект рассматривать только в статике; необходимо рассматривать также эволюционную динамику.
• При проведении исследования необходимо широко использовать метод дедукции (переход от общего к частному).
Системный подход подразделяется на системно – структурный, системно – функциональный и структурно – функционально – целевой подходы.
Системно-структурный метод ориентирован на изучение строения и состава системы. При определении структуры системы выявляются элементы, устанавливаются свойства этих элементов и законы их связей.
Все объекты имеют иерархическое строение (см. главу 1), поэтому установление иерархии следует рассматривать как один из принципов системно – структурного метода. В соответствии с принципом иерархичности любое целостное образование, с одной стороны, выступает в качестве системы относительно её элементов, с другой стороны, в качестве подсистемы относительно более высокого уровня иерархии. Петрушенко Л. А. писал: «Системные исследования, во многом напоминают сизифов труд. То, что принимается за систему («эту систему»), при более тщательном её изучении всегда оказывается лишь подсистемой другой системы» [4].
В простейшем случае, система имеет два уровня иерархии: уровень элементов и уровень системы. В более сложном случае система может иметь ещё уровень подсистем и уровень надсистемы.
Системно-структурный метод включает в себя три этапа. На первом этапе определяют систему и надсистему (окружающую среду), затем определяют состав системы, включающий полный перечень её элементов. На третьем этапе устанавливаются свойства элементов и их отношения.
Если исследователя интересует не только статистика, но и динамика системы, то системно-структурный подход становится не эффективным. В этом случае рационально использовать системно-функциональный подход, позволяющий понять цели системы посредством познания законов её функционирования.
Наиболее полно (как в статике, так и в динамике) характеризует систему структурно - функционально- целевой подход, сущность которого заключается в том, что при анализе неизвестной системы по структуре определяются её функции, а по функциям предполагается цель.
При синтезе (построении) действуют в обратном порядке. Исходя из цели, определяются функции системы, а по функциям синтезируется структура. На рис. 7.1 представлена схема осуществления структурно – функционально – целевого подхода.

(СИНТЕЗ)

(АНАЛИЗ)

Рис. 7.1. Схема СФЦ подхода

Системный анализ состоит из следующих этапов: постановка задачи, исследование проблемы, предварительное суждение (согласование), подтверждение (экспериментальная проверка), окончательное суждение, реализация принятого суждения.
Исследование систем часто проводится по алгоритму Черняка Ю. А [5]. Другие варианты мало отличаются от последовательности действий, предложенных Черняком Ю. А. Камионский С. А. предлагает перечень процедур системного анализа, который может быть эффективен к исследованию сложных систем [6]. Рассмотрим подробно некоторые этапы анализа систем.

7.1. Анализ проблемы

Системные исследования начинаются с определения актуальности проблемы. Проблема – это ситуация требующая разрешения. Обычно проблема появляется при отклонении фактического состояния дел от прогнозируемого состояния (заданной цели). Зачастую проблемы могут оказаться надуманными, поэтому разворачивать дорогие системные исследования следует обоснованно. Анализируя проблему, следует обращать внимание на следующие моменты:
• обнаружение проблемы;
• точное формулирование проблемы;
• анализ структуры проблемы;
• анализ развития проблемы (в прошлом и будущем);
• нахождение проблем, связанных с исследуемой проблемой, без учёта которых она не может быть решена;
• выявление возможности разрешимости проблемы.
После подтверждения актуальности проблемы формулируется цель исследования. При этом задаётся вопрос, что мы хотим получить в результате исследования. Например, следует повысить эффективность функционирования предприятия, увеличить прибыль на 10%, и т. п. Все дальнейшие действия будут определяться поставленной целью. Покажем это.
Очевидно, что в зависимости от цели один и тот же объект может быть описан различными способами. Например, эколог будет описывать дерево, как элемент биоценоза, а плотник будет рассматривать его с точки зрения возможности распилить на доски.
Если вы исследуете группу людей с целью отбора участников лыжного кросса или для участия в праздничном шоу, то параметры их описания будут сильно отличаться. Для спортивных состязаний важны характеристики силы и выносливости, а для праздника – способности петь, плясать и пр. Одни и те же люди в разных списках будут совершенно не похожи сами на себя.

7. 2. Определение системы

Следующий шаг системного исследования состоит в описании объекта «человеческим» языком. В некоторых случаях определение объекта исследования может составлять наибольшую трудность для эксперта так же, как отграничение системы от внешней среды.
Определение системы следует проводить поэтапно:
• определение позиции эксперта (формулировка цели исследования);
• определение объекта исследования и определение внешней среды;
• выделение и определение элементов.
Сначала необходимо отграничить объект от окружающей среды. Это важно при изучении социальных, экономических, и политических систем. Учитывая, что в Мире нет четких границ, граница проводиться в соответствии с принципами, изложенными в главе 1.
В системном анализе рекомендуется описание объекта начинать с надсистемы, т.к. очень часто проблемы изучаемого объекта исходят из окружающей среды («скажи мне, кто твой друг, и я скажу, кто ты»). Рекомендуется следующий порядок описания.
Сначала описывают надсистему, частью которой является изучаемый объект. Например, описание слонов следует начинать с описания африканской саванны – места их обитания. Описание надсистемы рекомендуется осуществлять в следующем порядке.
1. Определить все надсистемы, в которые входит исследуемая система. Факт, что каждая система принадлежит бесконечному числу надсистем, каждый человек принадлежит государству, организации, семье и пр. Следовательно, необходимо ограничится лишь кругом наиболее значимых для решения проблемы надсистем. Например, благополучие популяции слонов зависит от браконьеров, от государства, от климатических условий, от состояния биоценоза и пр.
2. Определить основные черты и направления развития выбранных надсистем, которым принадлежит данная система, в частности, сформулировать их цели и противоречия между ними. Например, государство заинтересовано в повышении численности слонов, но слишком большое количество слонов может нанести вред биоценозу. Браконьеры истребляют слонов, препятствуя сохранению популяции.
3. Определить роль исследуемой системы в каждой надсистеме, рассматривая эту роль как средство достижения целей надсистемы. При этом следует рассмотреть два аспекта:
• идеальную роль системы в составе надсистемы;
• реальную роль системы в составе надсистемы.
Например, популяция слонов в Африке, привлекает туристов, уравновешивает биоценоз, в чем заинтересовано государство и туристические фирмы. В увеличении популяции заинтересованы и браконьеры, но никаких усилий в этом направлении не предпринимают.
В следующем действии описывают свойства, функции и границы изучаемого объекта. Обращают внимание на связи популяции слонов со средой обитания, с другими животными и людьми, границу распространения и т. п.
Следующим шагом является непосредственный анализ изучаемого объекта. Выясняют иерархическое устройство стада слонов, выделяют подсистемы (семьи) и элементы (слоны).
Анализ ведется в иерархической последовательности, сверху вниз, определяются уровни иерархии. Последовательно производится описание всех частей системы. Раскрываются их функции, свойства, способ существования, предполагаемые цели. Выделяются вожаки, самки, детёныши.
Затем переходят к исследованию внутренних связей в системе. Фиксируются по возможности все связи, исследуется их назначение.
Целостность мира подразумевает, что в природе все объекты (элементы) связаны друг с другом. И все виды взаимодействий осуществляются ВЭИ потоками. Например, в стае слонов наблюдается взаимосвязь, взаимопомощь, взаимоподчинение.
Если проводится системный анализ неизвестного ранее объекта, то задача усложняется. Приходится строить гипотезы о системных целях объекта и его элементов, используя известные аналоги. Например, при реконструкции внешнего вида ископаемых динозавров используют анатомические особенности ныне живущих рептилий (крокодилов, варанов и др.).
3. Построение структуры объекта. Процедура описания завершается построением структуры (модели) системы. Из имеющихся элементов и связей конструируют структуру, т.е. элементы и связи располагают таким образом, чтобы обеспечивалось качественное функционирование объекта. Строится графическое изображение структуры, составляется спецификация (список элементов и их характеристик), спецификация процессов, функций, операционной деятельности.
В модель социальных систем желательно включить подсистему управления, выбрать принципы управления, алгоритмы оптимального управления, ресурсы и ограничения.
Например, организационная структура предприятия представляет собой совокупность отношений субординации и координации, т.е. подчиненности и согласованности. Кроме того, предприятие имеет информационную структуру, отражающуюся в определённых потоках информации. Существуют также потоки материалов, сырья, деталей, готовых изделий. Особую роль играет экономическая структура предприятия, представляющая собой совокупность отношений собственности. Большую роль играют человеческие отношения – симпатии и антипатии между работниками, нормы поведения, отношение к делу, составляющие морально-психологическую структуру. При построении структуры упор делается на те подсистемы, которые необходимы для достижения цели системного исследования.

7.3. Оценка эффективности функционирования системы (диагностика)

О работе предприятия, его эффективности, можно судить только с позиций цели его деятельности. Цель – это желаемое состояние системы (организации) и направление активности. Только эффективное предприятие (система) способно достичь поставленной цели.
Оценки эффективности функционирования системы представляет собой довольно сложную процедуру. Если цель задана до начала системных исследований, то осуществляется поиск дефектов в структуре, мешающих достижению цели. Дефекты могут быть в элементах и связях. Элементов может быть недостаток или избыток. Они могут не выполнять заданные функции или выполнять их плохо.
Качество (дефектность) элементов и связей можно оценить только в сравнении с некоторым эталоном. Например, врач, устанавливающий диагноз, сравнивает результаты обследования больного со справочными данными. Если замечается значительное расхождение эталона и фактического анализа, делается заключение о болезни (предполагается, что эталон правильный).
В реальных процессах каждый компонент системы обладает не только полезными свойствами, но и отрицательными чертами. Поэтому при исследовании следует сравнивать предписанные функции элементов с реально выполняемыми функциями. Расхождение желаемого и действительного указывает на дефекты.
Важным является гармоническое, непротиворечивое сочетание функций разных компонентов. Именно непротиворечивость, согласованность функций отличает гармоническую систему от хаотического набора предметов и процессов. При этом сами функции должны дополнять друг друга, обеспечивать реализацию достаточно широкого спектра действий. Вместе с тем в любой системе функции компонентов могут быть согласованы не полностью, между ними могут присутствовать противоречия, нередко снижающие эффективность функционирования системы в целом. Поэтому познание функций компонентов должно осуществляться не по отдельности, а в единстве, во взаимодействии, в выявлении противоречий между ними, степени их согласованности.
Каждый элемент должен содействовать достижению целей системы, поэтому исследуют цели каждого элемента (подсистемы) и сопоставляют с общей целью, определяя их «вклад» в реализацию общей цели.
Связи могут не обеспечивать эффективного функционирования элементов, их может быть мало или много лишних. Каналы связей могут обладать недостаточной пропускной способностью, быть недостаточно защищёнными от помех, недостаточно обеспеченными ресурсами и т. п.
Особо следует исследовать ресурсные возможности, включая информационные ресурсы. Отсутствие ресурсов может быть основной причиной плохого функционирования объекта. Источником ресурсов всегда является внешняя среда. Поэтому важно понять цели и требования надсистемы (внешней среды). В качестве примера, можно привести некоторые источники проблем коммерческой организации:
• снижение спроса на продукцию;
• снижение мощности производства;
• недостатки в управлении.
Оценка эффективности функционирования системы и её частей возможна только на основе количественных критериев. Критерий – это количественная характеристика соответствия системы поставленным перед ней целям. Поэтому критерии качества системы и её частей должны выбираться, исходя из цели системы.
Критерии типа «лучше – хуже» обычно не применяются. Выработка критериев является сложных делом, если существует необходимость использования несколько критериев одновременно. Например, качество автомобиля оценивается мощностью двигателя, скоростью, проходимостью, вместимостью, комфортностью, надежностью, стоимостью и др.
По единственному критерию оценка эффективности осуществляется достаточно просто. Например, стоимость оценивается в денежных единицах, мощность – в киловаттах, скорость – в километрах в час. Но если требуется оценить автомобиль сразу по многим параметрам, то приходится прибегать к методам экспертных оценок. Так осуществляется судейство фигурного катания на льду, спортивной гимнастики, конкурсов красоты и др.
Многокритериальность является одним из способов адекватности описания объекта. Критерии должны описывать по возможности все важные аспекты, но при этом необходимо минимизировать число критериев. Для уменьшения их количества выявленные критерии могут быть объединены либо в группы, либо заменены одним обобщающим критерием. Можно провести ранжирование критериев посредством использования системы предпочтений.
Общий критерий системы представляет собой композицию критериев подсистем. После того, как определили системный критерий, выбираются критерии подсистем, которые должны быть согласованы с общим критерием системы. Например, определив критерий качества автомобиля, формулируют критерии качества его узлов и деталей. Если главным критерием для гоночного автомобиля принята скорость, то для его двигателя требуется высокая мощность, для колес – надежность. Вместительность и цена роли не играют.
По критериям оценивают эффективность функционирования частей системы. Если критерий не обеспечивает достижение поставленной цели, то принимаются решения по устранению недостатков. Приведение системы в соответствие с заданными параметрами называют процессом улучшения систем. Разнообразные приемы улучшения систем используются довольно широко в практике. Например, обнаруженную дисфункцию автомобиля можно устранить заменой изношенных узлов. Казалось бы, задача решена, но происходит моральное старение, появляются новые, современные модели автомобилей и в этих случаях простая замена узлов не решает проблемы. Приходится заменять весь автомобиль. Замена изношенных узлов – это временное решение. Если в ходе замены осуществляется модернизация, то это решение можно назвать стратегическим.

7.4. Определение стратегической цели развития системы

Целью системного исследования является принятие оптимального решения. Такое решение может быть принято, когда понята истинная цель исследуемой системы. Определение реальной цели является не простой задачей, поскольку цель представляет собой сложное сочетание противоречивых интересов. Например, максимизация прибыли не является целью современного предприятия, это лишь один из интересов. Другой, не менее важный интерес заключается в стабильности получения прибыли. Третий существенный интерес – это устойчивая репутация предприятия. Подобных интересов много. И лишь в их пересечении, в своеобразной комбинации заключается истинная цель.
Любые действия, любое планирование рассчитано на реализацию в будущем. Дальние цели называют стратегическими. Ближние цели являются тактическими. Для человека планирование на год вперед можно считать тактическим, а на 5 -10 лет - стратегическим. Для государства планирование на пять лет – тактика, а планирование на 10 – 20 лет – стратегия. Очевидна условность разделения на стратегию и тактику.
Мероприятия, направленные на разрешение проблемы, требуют времени для исполнения. Важно понять, не потеряет ли проблема актуальность к моменту выполнения задуманного плана. Вкладывая деньги в производство, например, джинсов, следует оценить, не выйдут ли они из моды к моменту реализации проекта. Таким образом, намечая цель развития системы, следует прогнозировать будущее состояние не только самой системы, но и окружающей среды.
Для прогноза и анализ будущих условий систему следует рассматривать в динамике и в развитии. Нельзя судить о системе лишь по «моментальной фотографии» и по значению какого-либо одного параметра. Необходимо системные параметры исследовать в динамике. Важно увидеть состояние системы в будущем.
Анализ систем, как правило, связан с перспективой развития. Поэтому особый интерес представляет любая информация о ситуациях развития, будущих ресурсах, продуктах, технологиях. В этой связи прогнозирование является важнейшей и сложнейшей частью анализа систем. Необходимо составить представления о следующих параметрах будущего.
• Развитие и изменение факторов внешней среды;
• Состояние ресурсов будущего;
• Возможные тренды целей и критериев системы.
Нестационарный Мир невозможно описывать в терминах «стабильность, устойчивость, гомеостазис». Вместо представлений о гомеостазисе лучше использовать понятие «гомеокинез». Гомеокинез является процессом непрерывной перестройки организации с целью сохранения основных функций.
Нестационарность мира реализуется в виде жизненного цикла (ЖЦ) всех объектов. Без исключения каждый объект (система) проходит стадии рождения, развития и гибели. Протекающая в настоящий момент стадия расширения Вселенной должна завершиться и смениться стадией «сжатия». Такая же судьба ожидает галактику, Солнце, Землю, биосферу. Рождаются и умирают континенты и океаны. Жизненный цикл проходят все виды существ, этносы, государства, нации, элементы культуры, фирмы, товары, верования, обычаи и т. п. Жизнь сложной организованности складывается из совокупности жизненных циклов её элементов.
Протяженность ЖЦ может быть разная, но форма кривой имеет определённую конфигурацию (форма колокола). «Крутизна» волн ЖЦ не является величиной постоянной. Некоторые волны развиваются взрывообразно, другие плавно. На рис. 7.2 приведена типичная кривая жизненного цикла.
Очень важно заметить, что численные эксперименты, моделирующие развитие «неживых» объектов, например, горение, развиваются по схожей динамике [7]. При определенной нелинейности среды развиваются процессы локализации горения в некоторых зонах, процессы ускоряются асимптотически (участок 1), затем наступает торможение (участок 2) и распад структур (участок 3). Огонь с древности отождествляли с жизнью. Огонь и жизнь развиваются самостоятельно, требуют ресурсов, слабо предсказуемые, нелинейные.

В
2

1
3
А В1

Время
Рис. 7.2. Стадии жизненного цикла (ЖЦ).

Очевидно, крутые участки кривой ЖЦ не могут существовать очень долго, ибо тогда они занесут систему в бесконечность, что абсурдно, поэтому за крутым взлетом всегда наступает стабилизация и неизбежная последующая стагнация.
Причиной прекращения роста является истощение ресурсов. Любые живые организмы, размножаясь в геометрической (или другой) прогрессии, стремятся к экспансии, стремятся захватить максимум территории и ресурсов. Простейшая диатомовая водоросль при неограниченном росте за восемь дней способна увеличить свою биомассу до массы земного шара [8, 9]. Но развитие вырождается при исчерпании ресурсов питания. Борьба за ресурс поддерживает баланс между хищниками и их жертвами [10].
Посмотрим теперь на демографические кривые роста численности населения Земли. Тысячи лет население росло медленно. Человечество, появившись на Земле в небольших количествах (60-100 тыс. особей), в конце ХХ века размножилось до 6 млрд. человек. К середине двадцать первого века ожидается стабилизация на уровне 12 2 млрд. Далее должен начаться спад [11].
Таким образом, новое явление зарождается в недрах старого вначале незаметно. Его замечают, когда оно бурно растет. Затем наступает период стабилизации и спустя какое-то время - распад (умирание). Именно так Л. Гумилев описывал жизненный цикл этносов длительностью в 1500 лет [12, 13].
Прогноз будущего обычно осуществляют, предполагая линейный характер развития событий. Такой вариант развития на рис. 7.2 представлен прямой линией. Зная состояние дел в точке А, можно достоверно предсказать события в точке В. Однако реальный ход событий будет развиваться по кривой 1-2-3 и можно оказаться в точке В1.
На кривой ЖЦ начальная восходящая ветвь 1 позволяет осуществлять прогноз будущего состояния до момента перегиба, после которого изменения практически прекращаются. Очень высокой темп изменений в развитии системы является предвестником приближающейся остановки развития, угадать который трудно.
Риск ошибки прогноза можно снизить, предусмотрев альтернативные варианты развития. Можно попытаться исследовать тренд изменения длительности ЖЦ типичных организаций, чтобы прогнозировать длительность ЖЦ исследуемой организации. В конце ХХ века наметился тренд сокращения срока жизни коммерческих организаций. Они могут существовать всего несколько месяцев, закрываться и открываться вновь [14]. Для таких организаций стратегическое планирование на много лет бессмысленно.

7.5. Разработка альтернатив достижения цели

После провозглашения цели развития системы проводится анализ возможности её достижения. В системном анализе важно сложное задание превратить в простое, в чёткую серию задач, имеющих методику решения. Путь к цели необходимо разбить на промежуточные этапы (на шаги), позволяющие реально достигнуть цели. Выделяется цепочка задач с использованием метода скользящего прогнозирования, так как непредвиденные обстоятельства часто заставляют менять решения.
Важнейшим критерием достижимости результата является обеспеченность ресурсами. Например, при закладке фундамента дома необходимо оценить, хватит ли денег для полного завершения строительства и в какой срок здание будет запущено в эксплуатацию, ибо цель достигается только при достижении возможности жить в доме.
Управлять развитием системы можно только изменением элементов и связей. Поменяв связи, мы можем полностью изменить систему. Примером могут служить алмаз и графит, которые состоят из атомов углерода. Отличия в связях этих двух простых веществ, приводят к полному различию их свойств.
Формирование множества альтернатив является творческим этапом системного анализа. Достижение цели становится возможным, если известен алгоритм действий. Каждый шаг алгоритма позволяет достигать некоторой промежуточной цели.
Цепочка промежуточных целей строится посредством процедуры построения «дерева целей», где выделяется главная цель системы, а также сопутствующие ей цели. Этот этап носит название «декомпозиция цели», и представляет своеобразное планирование. Цель раскладывается на составляющие (шаги). Каждый шаг должен быть доведён до такой степени ясности, чтобы можно было предложить конкретное мероприятие для его реализации с учётом необходимых ресурсов.
Декомпозиция цели, выявление потребностей в ресурсах осуществляется в следующем порядке.
• формулируются цели верхнего ранга (общесистемные) и среди них выделяются цели развития; цели эффективного функционирования;
• формулируются цели всех подсистем и элементов;
• выявляются потребностей в ресурсах и процессах.
Цели подсистем и элементов не должны противоречить общей цели, поэтому рекомендуется тщательно их оценивать. Для этого необходимо:
• Проверять их на совместимость и отсекать не совместимые цели;
• проверять цели на полноту, оценивать относительную важность целей;
• оценивать влияние факторов внешней среды на достижимость целей;
• оценивать взаимозависимость целей. (иногда достижение одной цели становится реальным только при достижении другой. Например, не сделав фундамента, нельзя накрыть крышу);
• оценивать дефицитность и стоимость ресурсов (сырье, кадры, информация, энергия);
• оценивать возможность заимствования ресурсов;
• оценивать существующие технологии и мощности.
Для принятия решений необходима генерация альтернативных способов достижения целей и отсечение малозначимых или не обеспеченных ресурсами способов. Отбор, оценка и сравнение альтернатив является одной их важнейших задач системного анализа. Альтернативы оцениваются с позиций длительной перспективы. При выборе оптимальных решений учитываются факторы риска. После того, как решение выбрано, заканчивается системный анализ и начинается этап реализации решения.
Для успешного завершения результатов системного анализа необходимо создать соответствующую исполнительную организацию, которая будет создавать план и исполнять его.
Разработка организации для достижения целей системы заключается в следующих действиях:
выделяются цели;
определяются функции;
• разрабатываются организационные структуры, механизмы стимулирования, механизмы информационного обеспечения, режимы работы;
• рганизационная структура составляет решение, распределяет задание по ответственным организациям, руководителям и исполнителям.
В функции организационной структуры входит:
• формулирование мероприятий, проектов и программ;
• разработка комплексного плана мероприятий в рамках ограничений по ресурсам и времени;
• определение очерёдности целей и мероприятий по их достижению;
• запуск процесса реализации решения;
• управление процессом реализации решения;
• оценка реализации решения и его последствий.

7.6. Методы поиска решений

Каждому человеку в течение жизни приходиться принимать множество решений: простых и сложных, важных и не очень, по-разному влияющих на окружение. Способность сознательно принимать решения – одна из характерных человеческих черт. И независимо от того, решает ли человек какую-то повседневную, бытовую задачу или «ломает» голову над труднейшей проблемой, опирается ли он на какой-либо метод, или действует интуитивно – в процессе решения он должен обязательно пройти три основных этапа:
• постановка задачи;
• анализ вариантов решения;
• оценка вариантов и выбор решения.
Поставить задачу – значит уточнить исходную проблемную ситуацию, определить цель, ограничения и критерий выбора решения. Все эти категории определяют желаемое состояние, к которому надо прийти в результате решения.
Поиск вариантов решения осуществляется на основе субъективных оценок экспертов.
Поскольку при анализе систем специалист, как правило, имеет дело с неструктурированными проблемами (или слабоструктурированными), то получение оценок и их обработка являются необходимым этапом системного анализа большинства проблем.
Решение должно быть:
• физически осуществимым (соответствовать законам природы);
• технически реализуемым (соответствовать ресурсам и научно-техническому потенциалу общества);
• экономически выгодным.
Перед поиском решения следует ввести необходимые ограничения. Ограничения указывают условия, при которых достижение цели можно считать приемлемым. Эти условия имеют вид запретов на изменение или применение чего-либо или наоборот, указаний на необходимость применения какого-либо определённого средства достижения цели. К ограничениям относятся также указания на допустимые размеры затрат ресурсов и на количественные характеристики решения, не отражённые в формулировке цели.
Критерий выбора решения отражает наиболее существенный признак желаемого решения или ту совокупность существенных признаков, по которым его можно будет выделить среди множества возможных решений. Основатели системотехники Гуд и Макол считали, что «правильный выбор критериев, по существу, эквивалентен правильной формулировке задачи. Однако в большинстве случаев это даёт больше, чем формулировка задачи, и в том числе выбор правильной точки зрения и правильной области допустимых решений» [15].
Методы экспертных оценок представляют собой различные формы опроса экспертов (специалистов) с последующей оценкой и выбором наиболее предпочтительного варианта ответа. При этом предполагается, что оптимальное решение находиться внутри диапазона оценок, полученных от группы экспертов. Метод экспертных оценок редко даёт «революционное» решение, т.к. мнения экспертов основываются на их личном опыте, т.е. на «здравом смысле». Революционные, прорывные решения обычно выходят за границы здравого смысла.
К экспертным оценкам можно отнести: метод сценариев, метод «дерева» целей, матричные методы, сетевые методы, морфологические методы. Экспертные оценки могут быть усилены статистическими методами, методами экономического анализа.
Результаты экспертизы могут быть формализованы в виде кибернетических, оптимизационных, имитационных, игровых моделей.
В настоящем учебнике даются только общие представления о методах принятия решений. Читателям, желающим более подробно изучить методы принятия решений можно порекомендовать литературу [16-18]. Дадим краткую характеристику методов экспертных оценок.
Метод сценариев является средством первичного упорядочения проблемы и представляет собой качественное описание возможных вариантов развития исследуемого объекта. Созданием «сценария» должна заниматься группа специалистов.
Сценарии могут быть использованы на разных этапах анализа сложных систем, когда требуется собрать и упорядочить весьма разнородную информацию. Но главной областью применения метода сценариев является прогноз и анализ будущих условий.
Группа экспертов составляет план сценария, где описываются факторы внешней среды, развёртывается вероятный ход событий во времени. Различные разделы сценария описываются разными специалистами. Варианты сценария обсуждаются, делаются замечания. После замечаний сценарий отправляется на доработку. Такая процедура повторяется до тех пор, пока расхождения во мнениях разных экспертов не будут сведены к минимуму. Сценарий даёт наиболее полное представление о решаемой задаче и может использоваться в качестве проекта будущего решения.
Методы типа «мозговой атаки» (мозговой штурм) являются основой поиска новых идей, их широкого обсуждения и конструктивной критики. Для обсуждения подбирается группа квалифицированных экспертов, желательно, разных специальностей. Стремятся получить максимально возможное количество идей, поэтому методика мозгового штурма не должна гасить инициативу. По этой причине в одну группу экспертов не следует включать начальников и их подчинённых, т.к. не всякий подчинённый осмелиться возражать начальнику. При проведении обсуждений необходимо оказывать поддержку и поощрение. Чтобы освободить участников от скованности, следует запретить критику высказываний. Рекомендуется применение следующих правил:
• сформулировать проблему в основных терминах, выделив центральный пункт;
• не объявлять ложной и не прекращать исследование ни одной идеи;
• поддерживать идею любого рода, даже если её уместность кажется сомнительной;
Человеческому мышлению присущи стереотипы, в которых закреплен часто повторяющийся опыт. Стереотипы резко сужают поле поиска вокруг привычных решений. Стереотипы допускают только небольшие видоизменения известных решений.
Количество сгенерированных идей обычно находится в пределах десятка. Перебор вариантов как универсальная стратегия поиска решений в условиях неопределённости распространён довольно широко и в природе, и в человеческой деятельности. Но перебор перебору рознь. Одно дело метод проб и ошибок в чистом виде, когда пробы делаются слепо, хаотически, бессистемно (так сказать, «метод тыка»). И другое дело метод последовательных приближений, когда каждая последующая проба уточняет предыдущий вариант, приближая к решению. Ясно, что такая форма перебора гораздо рациональнее метода «тыка».
После завершения этапа генерации идей, приступают к отбору лучших решений. Отбор также может осуществляться группой экспертов. Варианты решения, сравниваются с идеальной моделью решения. Производится отсев всех непригодных вариантов и выбор решения. Другими словами, сначала поле писка расширяется, а затем сужается до одного варианта.
Метод «Дельфи» первоначально был предложен как одна из процедур при проведении мозговой атаки и должен был помочь снизить степень влияния психологических факторов и повысить объективность оценок экспертов. Затем метод стал использоваться самостоятельно. Его основа – обратная связь, ознакомление экспертов с результатами предшествующего этапа и учёт этих результатов экспертами при оценке значимости. Этапы метода «Дельфи» следующие:
• осуществляется поиск экспертов;
• каждому эксперту предлагается один и тот же вопрос;
• каждый эксперт вырабатывает свои оценки независимо от других экспертов;
• ответы собираются и статистически усредняются;
• экспертам, ответы которых сильно отклоняются от средних значений, предлагается обосновать свои оценки;
• эксперты разрабатывают обоснования и выносят их на рассмотрение;
• среднее значение и соответствующие обоснования предъявляются всем экспертам;
• процедура повторяется до минимального расхождения мнений.
Эвристические методы, взламывающие психологический барьер, свою задачу выполняют достаточно успешно. С их помощью можно получить от несколько десятков до сотен тысяч вариантов решения проблемы (особенно эффективен в этом отношении морфологический анализ). Однако тут же возникает новая проблема, как из этой массы вариантов выбрать наиболее предпочтительный вариант?
Преодолеть барьер перебора большого числа вариантов, даже с помощью ЭВМ, задача далеко не простая. Поэтому, например, в математическом программировании высоко ценятся методы, позволяющие резко сократить количество рассматриваемых случаев. Необходимость в ограничении перебора настолько велика, что в рамках строгих математических методов начинают широко пользоваться приближёнными, эвристическими методами.
Как только возникает необходимость одновременного рассмотрения более 7-10 вариантов, человек испытывает психологический дискомфорт. Ясно, что расширение поля поиска должно быть минимальным и в тоже время должно перекрывать область оптимального решения. Такой поиск называется направленным. Он наиболее рационален, экономичен и эффективен. Реализовать направленный поиск можно путём ступенчатого расширения и сужения поля поиска по уровням дерева целей-средств, при движении от цели (вершины) к вариантам их осуществления.

7.7. Типы задач и стратегии поиска решений

Бесконечное множество задач, с которыми люди встречаются в обыденной жизни, науке и технике можно разделить на три группы (по А. П. Кузьмину) [19]:
1. Задачи синтеза соответствуют ситуации с минимальной степенью определённости, когда существует некая личная потребность, или некое неудобство (социальное, техническое и т. д.). Каким способом удовлетворить потребность или исключить неудобство совершенно неизвестно. Это задачи на поиск способа или принципа действия.
2. Задачи частичного синтеза возникают, когда направление, в котором требуется изменить ситуацию, уже определено, но неизвестен механизм реализации требуемого изменения, схема реализации способа или принцип действия. Это задачи на разработку системы для реализации заданного способа или разработку устройства с заданным принципом действия.
3. Задачи анализа возникают «внутри» существующей организации, когда какая-либо функция этой системы (не обязательно главная) хотя и выполняется, но выполняется плохо. Задача состоит в том, чтобы это «плохо» превратить в «хорошо». Это задачи на усовершенствование, модернизацию, улучшение.
Известно, что методы поиска новых идей или решений можно разделить на три группы в соответствии со степенью целенаправленного поиска.
1. Методы случайного, интуитивного поиска, когда каждая новая идея возникает независимо от предыдущей работы над задачей и почти независимо от ранее высказанных идей (метод мозгового штурма).
2. Методы систематического поиска нацелены на упорядочение процедуры поиска и на полное исследование поля поиска (например, матричные методы, родственные методу морфологического ящика).
3. Методы логического поиска используются с целью ещё большей алгоритмизации и упорядоченности поля поиска до конкретного элемента системы (метод «И – ИЛИ дерева целей»).

7.8. Метод «И – ИЛИ» дерева целей

Метод «дерево целей» является одним из основных в анализе сложных систем. Термин «дерево» предполагает разделение общей цели на подцели и построение иерархии целей.
«И – ИЛИ» – дерево представляет собой симбиоз системного и морфологического подходов к проблеме выбора целей.
Системное представление объекта требует, чтобы исследователь мысленно видел объект в трех аспектах: как нечто целое (С), как часть надсистемы (НС) и как совокупность более мелких частей, элементов, подсистем (ПС). При этом в надсистеме следует выделить те части, которые существенно влияют на систему. Графическое построение такого членения выглядит в виде трёхэтажной фигуры (рисунок 7.8.1). Надсистема НС состоит из функционально значимых систем С, С1, С2, С3. Каждая из них может реализовывать свои функции посредством подсистем или ПС1, или ПС2, или ПС3.
Если аналогичные операции провести со всеми системами (С1, С2, С3), то получиться структура (дерево). Нулевой этаж – это всегда этаж типа «ИЛИ». Каждый «куст» этого этажа состоит из альтернатив, т. е. из вариантов, исключающих друг друга.

-1 «И» этаж

-2«ИЛИ»этаж
Рис. 7.8.1. «И» - «ИЛИ» дерево

На первом этаже альтернатив нет. Есть взаимосвязанные системы (С, С1, С2, С3), совместно обеспечивающие существование НС, поэтому первый этаж – это «И» - этаж. Исключение любой С не позволит реализовать функции НС.
Дальше построение дерева ведётся по тем же правилам. Каждая из систем нулевого этажа (ПС1. ПС2, ПС3, и др.) расчленяется на подсистемы (тем самым формируется минус первый этаж типа «И»(-1 этаж), и для каждой из этих подсистем, в свою очередь, создаётся комплект её альтернативных реализаций (тем самым формируется - 2-й этаж типа «ИЛИ»). Процедуру добавления этажей можно продолжать и вверх, и вниз (но не бесконечно). На рисунке 7.8.1. приводятся только некоторые членения (ветвления) во избежание громоздкости.
Видно, что при каждом продвижении вниз число элементов этажа возрастает (обычно в 3-5 раз). Возникает вопрос, до какого уровня целесообразно двигаться вниз и вверх? Практика системного подхода требуют построения минимум 5-этажного дерева. Однако реальные задачи допускают отклонения от этого правила.
Элементы дерева можно не развивать в нижние этажи в случае, если особенности функционирования элемента нижнего этажа не могут дать ничего ценного для понимания функционирования объекта верхнего этажа.
Элементы дерева можно не развивать в верхние этажи, если очередной этап обобщения выводит исследователя в другой класс человеческой деятельности (например, из технической деятельности переводит в социальную деятельность или организационную).
Обычно верхняя граница развития «И – ИЛИ» - дерева определяется достаточно чётко и однозначно; нижняя граница, наоборот, для разных ветвей может располагаться на самых разных уровнях.
Все исходные объекты исследования можно разделить на предметы (устройства) и операции (способы). Однако предмет нельзя проанализировать, игнорируя его функции и взаимодействие с окружением. Но и операцию нельзя изучить, не включая в поле зрения предметы, посредством которых эта операция производится. Поэтому в общем случае «И – ИЛИ» - дерево на каждом этаже может содержать и предметные, и операционные компоненты. В большинстве случаев доминирует какой-либо один тип компонентов, предметный или операционный. Если человек полностью обеспечивает функционирование системы (например, в социальных или организационных задачах), дерево становится чисто операционным. Если в системе всё делается без человека, и она состоит из подсистем, функции которых понятны из названий, то «дерево» становится чисто предметным. В общем случае, чтобы не упустить из виду какую-либо важную деталь системы, целесообразно строить полное «И – ИЛИ» дерево, включающее в себя как предметные, так и операционные компоненты.
Правила перехода с этажа на этаж «дерева» несколько отличаются для предметной и операционной частей, поэтому имеет смысл рассмотреть их отдельно.

7.9. Операционное «И –ИЛИ дерево»

Операцию (действие, процедуру, способ, технологию, функцию и т. д.) можно грамматически выразить двояко: либо отглагольным существительным («погрузка», «измерение», «стабилизация» и т. д.), либо инфинитивом («погрузить», «измерить», «стабилизировать»). Эти ведущие слова могут сопровождаться пояснительными выражениями любой длины (обычно, это всего 1 – 3 слова). Целесообразно на протяжении всей процедуры построения дерева пользоваться одной и той же грамматической формой ведущего слова.
На первом этапе (нулевой этаж) у исследователя имеется цель в виде формулировки исходного действия (ИД) («просверлить отверстие», «вспахать поле», «снизить цену на мясо» и т. д.).
Чтобы построить первый этаж, ставится вопрос «ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО «ИД»? Ответ на этот вопрос называется обобщённым действием (ОД).
В каждом случае ответов на этот вопрос можно дать несколько. Нужно выбрать тот, который, точно соответствует функциональному назначению ИД и находится на одну ступеньку общности выше, чем ИД.
Первое условие проверяется с помощью тест-утверждения:

-2 этаж «ИЛИ» ДД

Рис. 7.9.1.
«ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ осуществить ОД, вполне достаточно ИД».
Правильность шага вверх проверяется тест-вопросом: «КАКИМИ СПОСОБАМИ МОЖНО осуществить ОД» ?
Получив для каждого из ОД серию альтернативных ответов ИД, ИД1, ИД2, ...ИДJ (заполнение нулевого этажа), можно оказаться в одной из следующих ситуаций:
1. ОД можно реализовать только с помощью одного ИД (другие ИД не обнаруживаются). Это означает, что ОД и ИД по смыслу синонимичны, т. е. обозначают одно и то же действие, поэтому этот вариант ОД непригоден. (Следует оценить, какая из двух синонимичных формулировок точнее отражает суть дела, и, возможно, заменить ИД на ОД).
ИД - ответов больше 5. Ответов слишком много, и есть вероятность, что операция деления проведена не по общему для всех ИД основанию (признаку). В этом случае следует переформулировать ОД, чтобы все оставшиеся ответы ИД соответствовали единственному основанию деления, т. е. единственному признаку, по которому различаются ИД. Очень важно, чтобы этот признак относился к операции ОД, а не к объекту, над которым эта операция производится.
Если ответы ИД соответствуют нескольким равнозначным признакам или основаниям деления ОД, то реально получается уже не одномерная линейка альтернатив, а многомерная матрица, и придётся эту матрицу тщательно анализировать, отобрав из неё для включения в «И – ИЛИ» - дерево лишь 3 - 5 наиболее ценных вариантов.
Количество ИД 2 - 5. Это оптимальный вариант по количеству альтернатив, однако и здесь следует проверить единственность основания деления (чтобы не упустить из виду интересные нетривиальные варианты, находящиеся за пределами полученного списка).
Если после такой проверки не остаётся ни одного варианта ОД, то придётся вернуться к началу этапа. Если, наоборот, остается более одного ОД, то они всегда относятся к разным направлениям обобщения и, как правило, к разным операционным надсистемам. В этом случае следует выбирать то ОД, которое соответствует надсистеме, в которой ведётся работа. Итог первого этапа оформляется в виде рисунка 7.9.1.
Задачей второго этапа является выход на +2-этаж и за полнение +1-этажа. («И» этаж). На +2 этаже располагается надцель НЦ, для достижения которой необходимо обобщённое действие (ОД).
Тест-вопрос первого шага второго этапа звучит так же, как и первого: «ЗАЧЕМ, ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ОД»?

В списке возможных вариантов НЦ могут оказаться ответы из первого этапа, не прошедшие проверку тест-утверждением (не забудьте эти ответы просмотреть).
Правильный ответ НЦ получается сразу и однозначно, если речь идёт о конкретной технологии или иной чётко определённой операции. Однако типичная ошибка состоит в том, что в качестве НЦ берут следующую за ОД операцию технологического цикла. Эта ошибка легко выявляется с помощью тест-отрицания: «ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ осуществить НЦ, НЕДОСТАТОЧНО ТОЛЬКО одного ОД».
Для всех НЦ, выдержавших предыдущее испытание, следует развить тест-отрицание в тест-фразу: «ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ осуществить НЦ, НЕДОСТАТОЧНО ТОЛЬКО ОД, НУЖНА СОВОКУПНОСТЬ ОД (ОД1+ОД2+...ОДJ). НЦ не должно выполняться, если из списка исключить хотя бы одно ОД. (Последнее утверждение не очень строго, т. к. список добавочных действий может включать не только основные операции, но и вспомогательные операции, без которых НЦi достигается, но только с несколько худшим качеством). Итог второго этапа следует оформить в виде рисунка 7.9.2.

7.10. Этапы движения вниз от нулевого этажа

Минусовые этажи должны обеспечивать функционирование нулевого этажа (совокупность ИД). Поэтому 0 этаж ИД является целью для минус 1 – го «И» этажа, а минус 1 этаж является целью для минус 2 «ИЛИ» этажа.
Движение вниз начинается с вопроса: «ЧТО НУЖНО СДЕЛАТЬ, ЧТОБЫ достичь ИД»? Для проверки правильности найденных действий (Д) минус первого этажа можно использовать следующий тест-утверждение: «ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ДОСТИЧЬ ИД, НЕОБХОДИМА СОВОКУПНОСТЬ действий ( Д).
Для построения -2 «ИЛИ» этажа используется тест-утверждение: «ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ достичь Д, ВПОЛНЕ ДОСТАТОЧНО одного ДД». При движении вниз в процессе построения этажа «ИЛИ» возможна ситуация, когда действия Д, которыми может быть достигнута цель, очень многочисленны и выстраиваются или в иерархическую (многоэтажную), или в комбинативную классификацию (морфологический ящик). Встраивать любую из этих классификаций в неизменном виде в «И – ИЛИ» дерево крайне нежелательно (а иногда и просто невозможно). Лучше провести анализ этой классификации «в сторонке», выбрать 3-5 наиболее ценных (или наиболее представительных) вариантов и поместить их на соответствующий этаж «И – ИЛИ» дерева. Нарушение этой рекомендации обычно приводит к путанице с этажами, а чёткое графическое представление поля решений и градация задач по уровню их общности является основным достоинством «И – ИЛИ» дерева.
Очевидно, полное «И – ИЛИ» дерево практически невозможно разместить на одном листе, поэтому на каждом листе должно быть только три этажа.

7.11. Пример построения «И – ИЛИ»-дерева [19]

Исходное действие (ИД) - задача окультурить двор городского квартала в районе новостроек. Исходное состояние – обычное, т. е. кучи строительного мусора, редкие островки чахлой зелени и ободранные деревья.
Будем действовать в точном соответствии с алгоритмом, приведенным выше.

Этап 1. Определение ОД.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО (ИД) ОКУЛЬТУРИВАТЬ ДВОР ГОРОДСКОГО КВАРТАЛА В РАЙОНЕ НОВОСТРОЕК?
Варианты ОДi:
ОД1. Чтобы не стыдно было приглашать к себе зарубежных гостей (не актуально).
*ОД2. Чтобы можно было отдохнуть во дворе (важно).
*ОД3. Чтобы обеспечить детям место для гуляния (важно).
*ОД4. Чтобы улучшить экологическую обстановку квартала (важно).
ОД5. Чтобы поднять экологическую культуру населения квартала (не достаточно).
ОД6. Чтобы улучшить здоровье населения квартала (не достаточно).
Проверим варианты ОД тестом: «ДЛЯ ТОГО ЧТОБЫ осуществить ОД, ДОСТАТОЧНО ОКУЛЬТУРИТЬ ДВОР КВАРТАЛА. Выдерживают его без натяжек ответы, отмеченные звёздочками. Каждый из них повышает культуру двора. Поэтому для каждого из них составляется список альтернативных действий (альтернативных ИД).
ОД2. Чтобы можно было отдохнуть во дворе, достаточно:
ИД1. Окультурить весь двор, или
ИД2. Озеленить часть двора, или
ИД3. Построить во дворе предприятие «индустрии отдыха», или
ИД4. Превратить двор в «первобытный» лес.
ОД3. Чтобы обеспечить детям место для гуляния, достаточно или ИД1, или ИД2, или
ИД5. Построить детскую площадку, или
ИД6. Отправить детей в соседний двор, или
ИД7. Организовать регулярный коллективный отдых детей за пределами двора (с транспортом для взрослых).
ОД4. Чтобы улучшить экологическую обстановку квартала, достаточно или ИД1, или ИД2, или ИД4, или
ИД8. Озеленить балконы и стены домов вьющимися растениями или
ИД9. Озеленить близлежащие участки вне двора, или
ИД10. Добиться закрытия или переоборудования близлежащих экологически вредных производств, или
ИД11. Уменьшить транспортные потоки по внутригородским магистралям, прилегающим к кварталу.
Анализируя варианты ОД, можно заключить, что варианты ОД2 и ОД3 можно объединить в один: «Чтобы и взрослым, и детям можно было отдохнуть и погулять», оставив для них варианты ИД – 1, 2, 3, 7. Вариант ИД6 (с распространением его и на взрослых) не рассматривается ввиду неэтичности по отношению к тем, кто благоустроил соседний двор. Итог первого этапа оформляется в виде рисунка 7.11.1.

Этап 2. Определение НЦ.
ДЛЯ ЧЕГО НУЖНО ОБЕСПЕЧИТЬ И ВЗРОСЛЫМ, И ДЕТЯМ МЕСТО ГУЛЯНИЯ И ОТДЫХА ?

НЦ1. Чтобы улучшить здоровье населения квартала (ответ из комплекта этапа 1).
НЦ2. Чтобы занять свободное время населения и исключить асоциальные явления.
НЦ3. Чтобы отвлечь население от более сложных социальных проблем.
НЦ4. Чтобы приблизить горожанина к природе.
Осуществим анализ каждого варианта НЦ.
НЦ1. Чтобы улучшить здоровье населения квартала, нужно ОД:
ОД1. Обеспечить и взрослым и детям место гуляния на улице и
ОД2. Обеспечить нормальную экологическую обстановку в городе, и
ОД3. Обеспечить квалифицированное и своевременное профилактическое и лечебное медицинское обслуживание, и
ОД4. Обеспечить физкультурно-оздоровительные мероприятия, доступные для всех слоёв населения, и
ОД5. Обеспечить качественное питание населения, и
ОД6. Обеспечить нормальную психологическую атмосферу на транспорте, на предприятиях, в торговых точках, в предприятиях службы быта, во дворе, в семье.
НЦ2. Чтобы занять свободное время населения и исключить асоциальные явления, нужно и ОД1, и ОД4, и ОД5, и
ОД7. Создать сеть культурно-развлекательных предприятий в городе, и
ОД8. Вести культурно-просветительную деятельность в городе и во дворе, и
ОД9. Вести антиалкогольную пропаганду, и
ОД10. Обеспечить правовое обучение населения, и
ОД11. Создать сеть клубов по интересам.
НЦ3. Чтобы отвлечь население от более сложных социальных проблем, нужно, ОД3, ОД4, ОД5, ОД8, и ОД9, и
ОД12. Усилить отвлекающую и дезинформирующую пропаганду, и
ОД13. Обеспечить хотя бы частичное решение этих более сложных социальных проблем.
НЦ4. Чтобы приблизить горожанина к природе, нужно, ОД1, ОД2, ОД7 и
ОД14. Организовать «зелёные зоны» или лесопарковые массивы в ближайших пригородах, и
ОД15. Организовать «поезда здоровья» и «автобусы здоровья» в масштабах города, района, и
ОД16. Организовать лекционно-просветительскую деятельность экологической направленности.
Рассмотрим достаточность комплекта ОД. Отличающиеся антиобщественной направленностью НЦ, рассматривать не будем. В варианте НЦ1 перечень ОДi можно дополнить. Более того, основное действие ОД1 представляется менее общим, чем некоторые из всего перечня.
Для дальнейшего анализа выбирается наиболее благородная цель социального оздоровления населения, т. е. надцель НЦ2. Итог этого этапа выразим рис. 7.11.2.

Этап 3
Иллюстрация этапа проводиться только по одному из дополнительных действий (из соображений экономии места и времени).
Выберем для анализа действие ОД10: «Обеспечить правовое обучение населения». Основными адресатами этого действия являются подростки двора.

Рис. 7.11.2.

КАКИМИ СПОСОБАМИ МОЖНО ОБЕСПЕЧИТЬ ПРАВОВОЕ ОБУЧЕНИЕ НАСЕЛЕНИЯ?
• лекционная пропаганда, или
• организация коллективных выездов на показ документальных фильмов о судебных процессах, или
• организация информационного стенда юридической направленности, или
• правообучающие мероприятия, проводимые в пределах двора, или
• аналогичные мероприятия районного и общегородского масштаба.
Таким образом, основанием деления здесь можно считать место реализации мероприятий, с вариантами – во «дворе» и «вне двора, с выездом». Итог этапа 3 по действию ОД10 представлен на рисунке 7.11.3.

Этап 4 (движение вниз от нулевого этажа). Этот этап проведём только по элементам нулевого этажа, а именно: по ИД (окультурить двор собственного квартала) и по элементу «Обеспечить правовое обучение подростков во дворе». Итак, тест-вопрос:

ЧТО НУЖНО СДЕЛАТЬ, ЧТОБЫ ОКУЛЬТУРИТЬ ДВОР СОБСТВЕННОГО КВАРТАЛА?
Д1. Распланировать двор и
Д2. Вывезти строительный мусор, и
Д3. Приобрести и привезти необходимые стройматериалы, дорожное покрытие и почву, и
Д4. Приобрести, привезти и посадить древесные и травянистые растения, и
Д5. Построить необходимые сооружения.
Проверка на достаточность и необходимость показывает, что данный комплект ответов действительно полон.

Задача этапа 5 – заполнить минус 2-й этаж «ИЛИ». Продолжим работу по тем же направлениям, что и на предыдущем этапе. Наиболее важные альтернативы по каждому из действий Д1 – Д5 совершенно одинаковы
ДЛЯ ТОГО, ЧТОБЫ ОБЕСПЕЧИТЬ Д ДОСТАТОЧНО:
• Выполнить работу своими силами или
• собрать средства с жителей двора и нанять исполнителей, или
• добиться, чтобы работа была выполнена строителями за счёт муниципальных средств.
Очевидно, что выбор альтернативы для каждого из действий будет определяться массой конкретных обстоятельств: наличием технических средств или доступа к ним, территориальным размещением и доступностью источников необходимого сырья и материалов и т. п.

Выводы:

1. Системный анализ – это методология решения сложной проблемы путем последовательной декомпозиции её на взаимосвязанные частные подпроблемы методом дерева целей.
2. Системное исследование представляет собой процедуру экспертного описания структуры, способа функционирования, и тенденций развития объекта, моделируемого в виде системы.
3. Намечая цель развития системы, следует прогнозировать будущее состояние не только самой системы, но и окружающей среды.
4. Исследование объекта нельзя отрывать от исследования внешней среды.
5. Описание объекта всегда осуществляется с точки зрения поставленной цели исследования.
4. Для прогноза и анализа будущих условий систему следует рассматривать в динамике и в развитии.
5. Отбор оценка и сравнение альтернатив является одной их важнейших задач системного анализа.

Контрольные вопросы

1. Объясните, что такое системный анализ?
2. Для каких целей используется системный анализ?
3. Какие три класса проблем решает системный анализ?
4. В чём полезность системного анализа и в чём его недостатки?
5. Перечислите основные правила, используемые в системном анализе.
6. Какие этапы включает в себя системно-структурный метод?
7. Каков алгоритм системного анализа?
8. Как проводится анализ проблемы.
9. Дайте представление о том, как проводится определение системы (описание объекта).
10. Каким образом оценивается эффективность функционирования системы?
11. Как производится определение стратегической цели развития системы.
12. Какие известны способы принятия решений?
13. Почему сложную систему необходимо рассматривать в динамике и в развитии?
14. Каковы типы задач и типы стратегий поиска новых идей?
15. Опишите алгоритм достижения цели.

Литература

1. Большая советская энциклопедия.- М.: Т.1, 1972.
2. Оптнер С. Л. Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем / Пер. с англ. С. П. Никанорова.-М: Советское радио, 1969.
3. Спицнадель В. Н. Основы системного анализа: Учеб. Пособие. - СПб.: Изд. дом «Бизнес-пресса», 2000.
4. Петрушенко Л. А. Самоуправление материи в свете кибернетики.- М.: Наука, 1971.
5. Черняк Ю. И. Системный анализ в управлении экономикой.- М.: Экономика, 1975.
6. Камионский С. А. Системные аспекты современного менеджмента // Системные исследования. Методологические проблемы: Ежегодник 1998. Ч.1. - М.: Эдиториал УРСС, 1999.
7. Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя. 2002.
8. Вернадский В. И. Живое вещество и биосфера. - М.: Наука, 1994.
9. Вернадский В. И. Живое вещество. - М.: Наука, 1978.
10. Реймерс Н. Ф. Экология. - М.: Россия молодая, 1994.
11. Капица С. П. Рост населения Земли и его математическая модель.// Наука и жизнь, 1998. N3.
12. Гумилев Л. Н. Этносфера. История людей и история природы. - М.: Знание, 1993.
13. Гумилев Л. Н. Этносфера и биосфера Земли.- Л.: Знание, 1989.
14. Мильнер Б. З. Теория организации.- М.: ИНФРА, 2003,
15 Гуд Г. Х.., Макол Р. Э. Системотехника. - М.: Советское радио, 1967.
16. Голубков Е. П. Использование системного анализа в принятии плановых решений. - М.: Экономика, 1982.
17. Моисеева Н. К., Карпунин Н. Г. Основы теории и практики функционального стоимостного анализа. - М., Высшая школа,1988.
18. Попов В. М., Солодков Г. П. Тонилин В. М. Системный анализ в управлении социально-экономическими процессами. - Ростов н /Д СКАГС, 1998.
19. В. В. Титов Выбор целей в поисковой деятельности. – М.: Речной транспорт, 1991.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. ЭНТРОПИЯ

Впервые понятие «энтропия» эмпирически было выведено Клаузисом в 1865 г. Эта функция вида S=Q/T (Q - теплота, Т- температура) трактуется как часть внутренней энергии системы, которая не может быть переведена в работу. Л. Больцман (1872 г.) для идеального газа теоретически вывел выражение энтропии S = K ln W, где К – константа; W – термодинамическая вероятность (количество перестановок молекул газа, не влияющее на макро состояние системы) [1]. Для многих гуманитариев приведенные формулы ни о чем не говорят. Они обращают внимание только на выводы, в которых энтропия Больцмана трактуется как мера беспорядка, мера хаоса системы. А. А. Петрушенко справедливо отмечает, что энтропия – это функция, «привязанная» к поведению простых атомарно-молекулярных систем. «Энтропия проявляется в разных формах, а термодинамическая форма энтропии является лишь частным случаем» [2].
Если нет критериев хаоса для сложных систем, то невозможно говорить о росте или уменьшении беспорядка. Энтропия может выражать беспорядок только простых систем. Для сложных систем еще предстоит найти способ, характеризующий порядок – беспорядок.
Сложные системы многоплановые. Беспорядок в одних функциях может компенсироваться порядком в других. Ученый может быть очень упорядочен в своих умозаключениях, но быть совершенно беспомощным в бытовых вопросах. Философ способен гносеологически организовать мир, но не умеет починить водопроводный кран.
Прежде чем продолжить анализ следует обратить внимание на то, что Больцман упростил Мир до предела, представив его идеальным газом, не учитывая того, что все молекулы обладают своей внутренней структурой, взаимодействуют друг с другом, находятся в поле тяжести, совершают колебательные движения и т. д. Но систем, где отсутствует взаимодействие, в природе не существует и с точки зрения синергетики они развиваться не могут. Несмотря на это энтропию не критично стали привлекать для описания сложных развивающихся объектов. Еще Больцман считал биологическую жизнь явлением, способным уменьшать свою энтропию. Согласно Больцману и его последователям вся Вселенная идет к тепловой смерти.
Антитезой Больцману выступали эволюционисты. В частности Ч. Дарвин показал, что процессы, происходящие в Мире, в ходе эволюции (возникновение жизни) не только не деградируют, но все время усложняются. Первая половина ХХ века вопреки прогнозу Л. Больцмана принесла человечеству модель рождения и эволюции Вселенной, где над деструктивными процессами преобладали процессы самоорганизации. Из однородного гелий - водородного облака путем гравитационного сжатия стали образовываться плотные сгустки материи – звезды, планеты. Вселенная становилась неоднородной, как по плотности, так и по температуре. Химический состав ее усложнялся. Кроме простых атомов водорода и гелия в недрах звезд возникли все элементы таблицы Менделеева. Появилась жизнь. Разве это деградация? Но консерватизм мышления стоек. Биологи, например, стремятся доказать, что жизнь постоянно уменьшает свою энтропию [3] и это есть главный признак жизни.
Понятием энтропия продолжают пользоваться не только биологи. В 1948 К. Шеннон ввел понятие «энтропия» в теорию информации [4]. Если сигнал на выходе канала связи является точной копией сигнала на входе то, с точки зрения теории информации, это означает отсутствие энтропии. Формулы Больцмана (S = K ln W) и Шеннона (H = -Pi log2 Pi) имеют лишь внешнее сходство. Сам Шеннон предостерегал от чрезмерного расширение его энтропии и сопоставления её с термодинамической энтропией. Но произошло то, от чего предостерегал Шеннон.
Приведём пример, когда развитие изолированной системы, которое согласно второму закону термодинамики должно сопровождаться ростом энтропии, вопреки выводам Больцмана и суевериям современной синергетики не сопровождается ростом беспорядка [5, 6]. Принято считать, что состояние жидкой воды более хаотично, чем состояние кристаллической воды (льда). Поместим смесь льда и воды в изолированную камеру при условии, что температура льда существенно ниже температуры воды и доля льда превышает долю воды. Через некоторое время вода замерзнет. В термостате не окажется «хаотической» воды, а будет только «упорядоченный» лед. Получается, что в изолированной системе самопроизвольно свершился процесс роста упорядоченности, а это противоречит общепринятым представлениям. Если взять избыток жидкой воды и мало льда, то процесс пойдет в обратном направлении. Лед превратиться в жидкую воду. Итак, при некоторых условиях процесс самоорганизации в изолированной системе может быть направлен не к хаосу, а к порядку. Для того, чтобы окончательно избавиться от догмы, накладывающей запрет на развитие изолированных систем, рассмотрим ещё ряд примеров.
Изолированная система представляет собой некоторую совокупность элементов и связей, помещённых в оболочку, непроницаемую для вещества и потоков энергии. В такой изолированной системе должны соблюдаться законы сохранения энергии и вещества. Если бы из системы «утекало» вещество, то внутри системы законы сохранения не соблюдались бы. Принято считать, что развитие некоторой системы может протекать только с использованием ресурсов, которые находятся во внешней среде. Покажем, что это не всегда так.
Построим изолированную систему, в которую включим источники ресурсов и подсистему утилизации «отходов». В такой изолированной системе будут протекать любые процессы, в том числе и развитие с усложнением, пока не истощаться запасы ресурсов. В зависимости от ёмкости запасов и размеров системы развитие может протекать миллиарды лет. Промышленные предприятия могут работать месяцами на запасённых ресурсах. Морской лайнер без дозаправки может пересечь океан. Примером может служить также наше Солнце и солнечная система, которая очень слабо связана с другими звездными системами в нашей галактике. Энергия Солнца черпается из внутренних процессов синтеза «тяжелых» элементов. Сырьё для синтеза попало туда на начальной стадии сгущения газопылевой туманности. И эти процессы обеспечивают развитие Солнца от плазменного состояния к состоянию «белого карлика» уже 5 млрд. лет. С точки зрения человека – целая вечность.
Наша Вселенная развивается за счет энергии, выделившейся при Большом взрыве в начальной стадии эволюции. Если наша Вселенная изолированная, то она развивается на внутреннем источнике ресурсов. Сложившееся заблуждение о косности изолированных систем основывается на опытах, проведенных на системах очень малой энергоёмкости, где затухание процессов протекало быстро, и переходные состояния из наблюдения исключались. Незаметно лабораторные представления перенесли на макро и мега системы.
В свете изложенного материала, целесообразно обсудить утверждение, что свойствами диссипативных систем являются открытость, неравновесность и нелинейность. Это утверждение не вызывает возражения, но такие же свойства могут присутствовать и в изолированных системах. Следует добавить, что «изолированность» понятие не абсолютное. Полностью изолированных систем не бывает. Существуют системы с очень ограниченным обменом с окружением. С момента изоляции система может длительно дрейфовать к равновесному состоянию, поэтому и в изолированной системе присутствует состояние неравновесности. Наша планета до сих пор не пришла к равновесному состоянию и продолжает миллиарды лет остывать. На глубинах 40 - 80 километров температура превышает 10000 С.
Нелинейность представляет собой атрибут не только открытых систем. Линейность всегда идеализация. Весь мир нелинейный, но степень нелинейности может быть разной и переменной, иногда ею можно пренебречь.
Возвращаясь к энтропии, можно добавить, что все законы термодинамики носят статистический характер и «работают» только в системах, где элементами являются атомы или молекулы, причём при высокой плотности вещества. Если рассматривать очень разреженные газы, когда в 1см имеются единицы молекул, то в этих случаях законы термодинамики и понятие «энтропия» не приемлемы. Если молекула всего одна, то, о её хаотичности говорить не приходиться. Следовательно, даже не во всех молекулярных системах можно применять энтропию. На более низком уровне сложности, в мире элементарных частиц, нуклонов, энтропия как функция состояния вообще не используется.
В мегамире имеются системы, содержащие сотни миллиардов кинетических единиц. Например, галактики, содержат сотни миллиардов звезд. Каждая звезда обладает кинетической энергией (движение). Звёзды связаны силами гравитации в скопления – галактики, которые довольно стабильно сохраняют свою форму. Однако звездные агрегаты и звезды не принято характеризовать энтропией. После своего образования звезда может не обмениваться веществом с другими звёздами. И при этом в жизненном цикле звезды можно увидеть переход от плазмы (хаос) к нейтронной звезде (порядок). Хаос переходит в порядок, а не наоборот.
Обратимся в мир живых и социальных систем и посмотрим, есть ли там место для энтропии. Проследим, как изменяется количество элементов в единице объема при восхождении по лестнице эволюции.
В нормальных условиях в 1 см газа содержится около 1019 атомов. В живой клетке плотность вещества выше, но элементами являются не атомы, а гигантские белковые молекулы. Оценим приблизительно 1014-1015 молекул в 1см3. Живые ткани содержат в 1 см3 ~ 10 9 клеток. Организм имеет несколько сотен органов. Чем выше иерархический уровень объекта, тем меньше кинетических единиц содержится в единице объема. Но при малом количестве элементов энтропия «теряет свои полномочия», так как функция S= K ln W статистическая.
В научном мышлении существует мнение, что живое создает вокруг себя беспорядок (хаос), но повышает свою упорядоченность (Винер, Шредингер). В свете изложенного выше это следует понимать так. Живое потребляет высокоупорядоченные ресурсы, а сбрасывает в окружающую среду нечто мало организованное. Докажем, что это стойкое заблуждение, как и использование понятия «энтропия» для биологических объектов.
Растения потребляют их атмосферы газы (CO2), из почвы воду и некоторые микроэлементы. В окружающую среду они отдают газы (O2, CO2, H2O), некоторые метаболиты и рассеивают тепло. В первом приближении энтропия входных и выходных материальных потоков отличается мало (на входе газ и на выходе газ). Животные, потребляющие кроме газов и воды высокоорганизованную материю в виде белков, жиров, углеводов, трансформируют их в свое тело аналогичной сложности. В биосфере отходы одних организмов являются высококачественным сырьем для питания других, поэтому ценные метаболиты организмов нельзя считать веществом с высокой энтропией. Более того, живое вещество по Вернадскому не упрощает косную материю, а даже усложняет, множит разнообразие. Нефть, уголь, месторождения железа, бокситов, мела, известняка и многих других минералов созданы живым веществом. Поддержание состава кислородной атмосферы Земли, этого явно неравновесного состояния, также является деятельностью живого [7]. Тогда о какой же деградации окружающей среды идет речь?
Однако имеет место деградация энергии. «Высококачественная» световая энергия Солнца превращается в энергию химических связей тканей растений, которая затем после гибели растения деградирует в тепло. Однако переход света в тепло не является спецификой только живого. Этот процесс еще с большей интенсивностью осуществляется неживой материей. «Неживая» поверхность Земли поглощает весь приходящий от Солнца свет и затем в виде тепла излучает энергию обратно в космос, а живое вещество утилизирует всего несколько процентов солнечной энергии.
Но человек уменьшает разнообразие биосферы, могут возразить оппоненты, и этим увеличивает её энтропию. Действительно человек уменьшает разнообразие «дикой» биосферы, но при этом увеличивает разнообразие «культурной» биосферы (домашние животные и растения). Невероятно быстро растет разнообразие техносферы, естественно входящей в понятие внешней среды для человека. Кроме того, внутреннее разнообразие системы прямо никак не связано с величиной её энтропии. Принято считать, что кристалл является образцом порядка с минимумом энтропии, но трудно придумать что - либо более однообразное, чем кристалл. Наиболее развитые предприятия и организации общества стремятся упростить систему управления, но это никак нельзя связывать с деградацией.
Каждый уровень организации Мира должен описываться (и описывается) своим языком. Можно ли только по срезу на пеньке дерева судить об организации кроны, форме листьев, запахе цветков и т. п.? Нельзя понять сложное явление, опираясь на очень простые модели. Попытайтесь описать архитектуру здания, зная только структуру кирпича. Законы термодинамики способны описать газ, но для характеристики дома их явно не достаточно.
Используя системное видение мира, можно объяснить, что в сложных системах законы термодинамики просто не работают. Законы термодинамики действуют в идеализированных системах, где во внимание принимаются только тепловые процессы и потоки, а другие стороны объектов (структура, саморазвитие, управление, форма, цвет, запах эмоции, сознание и пр.) не включаются в модель термодинамической системы.
Термодинамика «слепа» ко многим сторонам мира. В сложных объектах, которые являются синтезом, совокупностью множества различных систем, энтропия «работает» только на нижних этажах. Для аналогии можно привести образ дома. Допустим, нижний этаж состоит из атомов, молекул. Рост «энтропии» фундамента (выравнивание температуры, гомогенизация состава бетона, рассасывание внутренних напряжений) никак не повлияет на состояние крыши и настроение жильцов верхних этажей. Разрушение фундамента (это рост сложности, появление множества отдельных, связанных между собой фрагментов, возникновение трещин и внутренних напряжений) может повлиять на прочность дома. Дезорганизация сложных систем не всегда приводит к хаосу. Если каменную глыбу распилить на блоки правильной формы, то дезорганизация глыбы не выглядит как хаос.
Несмотря на сказанное, понятием «энтропия» оперируют в разных науках, следовательно, в этом есть какая то потребность. Попытаемся понять это. В молекулярных системах в ряду: газ - жидкость – кристалл энтропия уменьшается. Визуально в этом ряду возрастает и способность сохранять структуру (форму). Газ стремится неограниченно расшириться и не имеет формы. Капля жидкости уже оформлена (сфера), но ещё не прочно. Кристалл представляет образец устойчивости. Живое вещество существует и сохраняет устойчивость, упорядоченность, но не вследствие понижения энтропии, а благодаря процессам управления. По своей сути и энтропия Шеннона, характеризуя устойчивость сигнала к помехам, является мерой неустойчивости, мерой «зашумленности» канала связи. Итак, в случае с энтропией произошла подмена понятий, под энтропией стали понимать меру устойчивости системы.

Литература

1. Кузнецов Б. Г. К истории применения термодинамики в биологии. // Биология и информация, 1965.
2. Петрушенко Л. А. Самодвижение материи в свете кибернетики. - М.: Наука, 1971.
3. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. - М.: Высшая школа, 1983.
4. Шеннон К. Э. Математическая теория связи. Работы по теории информации и кибернетике. - М.: Мир, 1963.
5. Штеренберг М. И. Проблема Берталанфи и определение жизни. // Вопросы философии, 1996, N2.
6. Штеренберг М. И. Синергетика и биология. // Вопросы философии, 1997, N3
7. Дубнищева Т. Я. Концепции современного естествознания. / Под ред. Жукова М. Ф..- Новосибирск.: ЮКЭА, 1997.

2. УПРАВЛЕНИЕ И САМООРГАНИЗАЦИЯ

Согласно определениям, система - это некоторая целостность, сохраняющая свой гомеостазис, устойчивость. Устойчивость сохраняют и атомы, и живые организмы. Академик Степин В. С. считает, что всей Вселенной присуща некоторая «организменность» [1]. Для реализации устойчивости должен существовать некий природный механизм. Такой механизм принято называть управлением или самоорганизацией.
Теория управления, созданная главным образом для человеческих систем, представляется как междисциплинарная наука о рациональном достижении некоторых системных целей. Например, управление персоналом, финансами, инвестициями, армией, рынком, государством, техническими системами [2, 3, 4, 5]. Но идеи управления распространяются и на другие научные дисциплины (биология, генетика, экология, теория эволюции, психология, педагогика, политология, и др.). Биологи видят управление во всех живых системах. Кибернетики обнаружили общность механизмов управления в биосистемах и автоматических устройствах [2, 3]. На практике механизмы управления изучаются разными, изолированными друг от друга, научными дисциплинами. Специалисты пользуются своей «отраслевой» терминологией и понятиями, часто не замечая, что говорят на разных языках об одном и том же.
Устойчивость живых и неживых систем реализуется различным способом, в этом и состоит главное различие между живым и неживым веществом. В живых объектах устойчивость реализуется не столько через прочность связей, сколько через способность к регенерации (самовосстановлению). Можно построить сооружение из очень прочных элементов, но можно соорудить его из «слабых», но легко замещаемых элементов, в этом сдучае сооружение также будет долговечным, если своевременно осуществлять замену «слабых звеньев». Однако регенерация требует целенаправленных действий (выявление дефектов и своевременный «ремонт»). В социальной сфере этот процесс называют управлением. В теории систем целенаправленность является необходимым атрибутом системы.
Для живых систем трудно применить классическое понимание устойчивости, которое подразумевает возвращение системы в исходное состояние после выхода из равновесия. Сложные системы не имеют состояний устойчивого равновесия и постоянно дрейфуют в зоне аттрактора. Живые системы оказывают сопротивление негативному воздействию посредством реорганизации своих процессов и структуры. Кроме того, живые системы могут и не сопротивляться внешним воздействиям, если последние благоприятны. После прекращения внешнего воздействия (реально оно никогда не прекращается) живая система возвращается к некоторому подобию прежнего равновесия. В этом и заключается «устойчивость» живых объектов. «Устойчивость» живых систем корректнее характеризовать понятием «жизненный цикл». Чем длиннее ЖЦ, тем устойчивее объект.

Рис. 2.1. Обобщенная модель управления. ОУ - объект управления. УП – управляющая подсистема. Ф – информационный фильтр.

Принято считать, что своеобразным интегратором знаний об управлении явилась кибернетика (1940-1950 гг.). Но задолго до кибернетики (в 1912 г), наш соотечественник А. Л. Богданов [6] создал всеобщую организационную науку, которая содержала несколько важных идей, повторно сформулированных четыре десятилетия спустя Н. Винером и Р. Эшби на ином языке. А. Богданов осмыслил явление, ставшее ключевым принципом кибернетики [2,3], которое в теории управления получило называние «обратная связь».
Рассмотрим основные концепции теории управления. На рис. 2.1 представлена универсальная кибернетическая схема управления [7]. Неизменными атрибутами всех систем управления являются:
• замкнутый нелинейный канал - проводник потоков вещества, энергии, информации (ВЭИ) (жирные стрелки). Его называют «контур обратной связи»;
• контур способен фильтровать информацию (Ф), запоминать информацию, проводить ВЭИ потоки и препятствовать их диффузии за пределы канала;
• канал в любых участках может иметь связи с окружающей средой;
• наиболее концентрированный ВЭИ поток (потоки) из окружающей среды называют «Вход»;
• наиболее концентрированный ВЭИ поток (потоки) из контура во внешнюю среду называют «Выход»;
• главной целью системы является сохранение своих функций;
• адаптация контура осуществляется посредством перестройка внутренней и внешней среды (гомеокинез);
• Стимулами к адаптации является рассогласование (дисгармония) состояния внутренних и внешних параметров.
На рис 2.1 показана система управления с двумя контурами (УП1 и УП2), но последних может быть и больше. Высшая подсистема управления (УП2) доминирует над низшей (УП1). Подсистема управления может содержать раздельные блоки принятия и исполнения решений. Нижние центры управления ограничены решением «внутренних» проблем, исходя из имеющихся в центре ресурсов. Верхние уровни ориентированы, кроме того, и на внешнюю среду. Они управляют как подсистемами, так и надсистемами, подключают внешние ресурсы для решения проблем организации. Открытость системы реализуется именно верхними уровнями управления. Чем совершеннее управление, тем эффективней оно влияет на окружающую среду (примером является человечество).
Кибернетик С. Бир, разработал модель жизнеспособной фирмы, напоминающую схему управления в живых организмах [7]. Система имеет пять иерархических уровней управления. Каждый уровень имеет «договорные полномочия» о своей автономности и работает в границах своей компетенции.
В системах управления присутствуют фильтры «Ф», которые отсеивают бесполезную информацию. Все управляемые параметры совершают колебания в зоне аттрактора в связи с инерционностью механизмов управления. Флюктуации являются необходимым элементом механизмов самоорганизации очень сложных природных систем.
Приведенная «классическая» схема является частным случаем поддержания гомеостазиса и не способна работать в режиме гомеокинеза (режим развития).
Управляемые системы всегда инерционны, т.к. для распознавания отклонения и осуществления реакций требуется память и время.
Итак, управление и самоорганизация невозможны без наличия памяти, поэтому память является атрибутом всех объектов. Рассмотрим примеры.
В любой управляемой системе в составе ВЭИ контура должен присутствовать блок «генетической» памяти, где хранятся алгоритмы развития и реакции системы на внешние воздействия.
В простейших неживых объектах память может быть распределенной по всей системе. Известно, что вода может «запоминать» магнитное воздействие (омагниченная вода), талая вода помнит структуру льда, известна гомеопатическая память жидкостей и др. Существуют материалы, способные «вспоминать» свою форму, потерянную в результате сильных деформаций. В технических системах программы поведения задаются конструктором (человеком).
Атом обладает способностью «запоминать» прошлые события. Под влиянием внешнего электромагнитного поля электрон может «перейти» на более высокую орбиту и находиться на ней определенное время, то есть помнить воздействие. Возврат электрона на свою стабильную орбиту сопровождается излучением кванта энергии и является реакцией на внешнее воздействие. Это свойство атомов в наше время используется для построения логических элементов типа «да – нет», входящих в системы искусственного интеллекта [9].
Атомы способны взаимодействовать, образуя молекулярные соединения. Атомы способны долго выдерживать «натиск» внешней среды, сохраняя свой гомеостазис. За время «жизни» они могут образовывать еще более сложные и более разнообразные соединения. Для атома внешней средой являются не только соседние атомы, но и вакуумные структуры, через которые могут замыкаться обратные связи. Представить схему этих обратных связей пока не представляется возможным, т.к. структура физического вакуума еще не понята.
Между внешней средой и молекулярным агрегатом происходит обмен энергией и информацией. Например, квант света может поглотиться молекулой, перевести ее в возбужденное состояние. Через некоторое время молекула возвращает в окружающую среду квант другой частоты. Молекулы распадаются на фрагменты («умирают») и из обломков возникают снова («рождение»). Этот процесс равновесный. И эти реакции статистически предсказуемы. Иными словами молекулярные реакции детерминированы.
Факторы, комбинация которых порождает управление, существуют в разрозненном виде и на элементарном уровне материи. Например, если в насыщенный раствор соли попадет кусочек кристалла той же соли, то возникнет целенаправленный процесс перехода соли из раствора на кристалл. Кристалл будет расти, а в растворе концентрация будет уменьшаться, пока не наступит равновесие. Здесь «работает» доминирующий элемент (кристалл), который своим присутствием навязал системе определенное поведение. Представьте аналогию. В человеческом коллективе появился неформальный, харизматический лидер, который своим обаянием привлекает к себе людей. Вокруг лидера может возникнуть неформальная группа, объединенная общими интересами. Группа будет расти, увеличиваться в численности, пока не наступит равновесие и не прекратится рост.
Память живого вещества в начале фиксировалась на белковых молекулах и полинуклеиновых кислотах (ДНК, РНК). Затем появилась память, отраженная на скоплениях нейронов (мозг, ганглии). И, наконец, - память, на неорганических носителях разной природы, как составная часть техносферы. Рассмотрим форму существования блока «социальной» памяти в среде бактерий.
Гены всей колонии являются коллективным банком информации Существует множество способов передачи генетической информации от одной бактерии к другой (трансдукция, сексдукция) Кроме того, переносчиками информации между клетками могут быть вирусы [10, 11, 12].
Блок социальной памяти индивидуума исчезает вместе со смертью организма. Потомки получают при рождении только генетическую память. Всё остальное приходится приобретать в ходе онтогенеза, в результате обучения. Тем не менее, жизненный опыт организма не исчезает полностью после смерти, а частично хранится в памяти социума и даже в генах. Каждый вновь родившийся организм, унаследовав багаж генетической памяти предков, подключается к банку социальной памяти. Носителям социальной памяти у животных является мозг, а у человека добавляется информация, записанная на техногенных носителях (бумага, магнитные материалы, фотоматериалы и т. п.).
В связи с тем, что социальная информация сохраняется в интегральном мозге всей популяции, смерть отдельного индивидуума не приводит к её исчезновению. Социальная информация может исчезнуть только при полной гибели всех видов живых существ. По этой причине классическая схема управления на рис. 2.1. дополнена блоком «социальной памяти». В обычных кибернетических системах этот блок отсутствует.
Дарвинская наследственность тоже является проявлением феномена памяти, её можно увидеть и в неживой природе. Молекулы хранят память об создавших их атомах. Горные осадочные породы хранят память о прошлых геологических эпохах. Вероятно, в живых клетках можно найти структуры, хранящие памяти об эволюционных предшественниках.
В ходе эволюции памяти живых и разумных систем информация приобрела сигнальный характер. Сигнал представляет собой информационный код, запускающий программу считывания информации из памяти приёмника. Подразумевается, что приёмник информации содержит у себя сведения, знания о содержании сигнала. Например, красная ракета есть сигнал начала атаки. Знаки дорожного движения являются кодированной информацией. Нервный импульс не несет информации о причине боли, но является командой отдернуть, например, руку.
Принято различать понятия «управление» и «самоорганизация». Управление подразумевает действия, направляющие систему на достижение некой цели, отбор нужных траекторий движения. В управляемых системах можно найти постоянную (персистентную) подсистему управления, срок существования которой соизмерим с жизненным циклом организации (например, клетка, организм, государство, фирма, предприятие.) В человеческом обществе вожди могут сменяться, но управляющий центр сохраняется длительное время.
Однако в природе существуют объекты стабильно развивающиеся, адаптирующиеся, но при этом в них очень трудно вычленить доминантную (управляющую) подсистему. Такими системами являются, например, колонии бактерий [13], биоценозы и, наконец, вся биосфера. К этому же классу можно отнести человечество в целом. Самоорганизующиеся системы, по сути, являются управляемыми. Покажем, что это стохастическое управление.
В процессе самоорганизации управляющие центры появляются неожиданно (стохастически), осуществляют воздействие на систему и исчезают, сменяют друг друга или действуют одновременно, как солисты в джазе. Все исполнители согласуют свои действия с ними.
Поток автомобилей на дороге самоорганизуется, следуя очень простым правилам. Основная цель всех участников движения одна, доехать без аварии, поэтому маневр каждого вызывает «охранные» маневры партнеров по движению. Каждый становится «калифом на час». Непрерывно возникают и распадаются контуры управления. Каждый может быть лидером и тут же стать сателлитом. Маневры совершаются по очереди (соло) или одновременно (ансамбль). Задача остальных участников ответить на маневры временных лидеров своими маневрами, обеспечивающими безопасность движения.
Своеобразие самоорганизации заключается в коротком жизненном цикле индивидуального лидера и небольшом наборе программ поведения. Для автомобильного потока достаточно нескольких алгоритмов действия: вперед, назад, стоп, влево, право. Если очередной участник движения подаст сигнал непонятный другим, то наступит катастрофа. Итак, самоорганизация – это быстрая или незаметная для наблюдателя смена элементов управления. Стохастизм проявляется в непредсказуемости появления лидеров.
Самоорганизация может протекать как борьба (эгоизм) и как сотрудничество (альтруизм). Автомобильный поток самоорганизуется на благо участников, но самоорганизация экономического рынка эгоистична, т. к. каждый стремится сокрушить конкурентов и стать монополистом.

Литература

1. Степин В. С., Кузнецова Л. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации. - М.: 1999.
2. Винер Н. Кибернетика. - М.: 1968.
3. Винер Н. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. - М.: Иностр. лит., 1968
4. Виханский О. С., Наумов А. И. Менеджмент. - М.: Гардарика, 1999.
5. Радченко А. И. Основы государственного и муниципального управления: системный подход. - Ростов н/Д, Ростиздат, 1997.
6. Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
7. Абдеев Р. Ф. Философия информационной цивилизации. - М.: ВЛАДОС, 1994.
8. Бир С. Мозг фирмы. - М.: Радио и связь, 1994.
9. Лушнакова Л. Квантовые компьютеры. // Наука и жизнь, 1996. N6.
10. Терци М. Генетика и живая клетка. - М.: Мир, 1977.
11. Боген Г. Современная биология. - М.: Мир, 1970.
12. Трошин А. С., Трошина В. И. Физиология клетки. - М.: Просвещение, 1979.
13. Николаев Г. Удивительное сходство человека и амебы. // Наука и жизнь, 1998. N12.

3. ГЛОБАЛЬНЫЙ ЭВОЛЮЦИОНИЗМ

Современная теория систем не может развиваться вне парадигмы глобального эволюционизма [1], которая является научно – философским направлением, представляющим собой систему взглядов на организацию и сущность развития живой и неживой материи на Земле, в нашей галактике и Вселенной. Фундамент глобального эволюционизма заложен русскими космистами (Н. Ф. Федоров, А. В. Сухово-Кобылин, Н. А. Умов, К. Э. Циолковский, В. И. Вернадский, А. Л. Чижевский). Впервые проблема целостности мира была поставлена В. И. Вернадским в 1910 г. на заседании академии наук в Санкт – Петербурге, где были заложены научные основы холизма.
Идеи эволюции можно встретить в трудах древних мыслителей [2]. Так, древнегреческий мыслитель Анаксимандр (6 в. до н. эры.) говорил, что человек произошёл от других животных, а его предки жили в воде и были покрыты чешуёй. Несколько позже Аристотель (4 в. до н. эры.) отмечал, что, случайно появившиеся у животных, полезные признаки сохраняются природой, так как делают этих животных более жизнеспособными, а их собратья, не имеющие таких признаков, погибают (Дарвин значительно позже пришел к аналогичным выводам).
Аристотель составил «лестницу существ», расположив организмы в порядке возрастания их сложности. Начиналась она камнями (неживое) и заканчивалась человеком (живое). Из этих представлений следует, что уже в глубокой древности человеческая мысль интуитивно улавливала единую первооснову неживой и живой материи, общность всего сущего, идею развития. Мыслителей – эволюционистов было меньшинство, а большинство людей считало мир стационарным с момента его сотворения.
Только на рубеже 18-19 вв. в науке наметились тенденции рассматривать не состояние, а становление мира. Кант создал модель рождения Солнечной системы, которая развивалась по схеме усложнения от пылевой туманности до Солнца и планет (гипотеза Канта – Лапласа). В 1809 г. Ж. Ламарк высказал идею изменчивости видов живых существ, которую Ч. Дарвин (1859 г.) развил в механизм эволюции. Эволюция представляет не просто факт изменчивости мира («Все течет, все изменяется»), а факт направленной изменчивости. Идея направленной эволюции выдвинута в 1850 г. Д. Дана (американский геолог и биолог). Идеи развития нашли отражение в философии Гегеля (начало 19 в.), согласно которой эволюция материального мира осуществляется как следствие развития некоторой абсолютной идеи.
В Библии сотворение (развитие) Мира также происходит под влиянием высшего разума (идеи) от простого к сложному. В библейском сценарии первые 6 дней творения осуществлялись по схеме усложнения. Однако эволюция человека в этой модели отсутствует. Человек создан по «образу и подобию» современного вида (хомо сапиенса). Никаких признаков «пещерности», дикости, никакой эволюции нет, что противоречит археологии.
Классическая термодинамика (Л. Больцман), исходя из следствий второго закона, утверждала изменчивость мира, но только в сторону деградации, роста беспорядка, хаоса (рост энтропии). Ошибочность этого прогноза (как оказалось в последствии) основана на использовании слишком простой модели (идеальный газ, изолированные системы) для описания сверхсложных систем (см. приложение 1).
ХХ век отмечен ломкой механистической модели Мира, признанием идей эволюционизма и провозглашением парадигмы глобального эволюционизма. Физик Шрёдингер (1944 г.) приходит к выводу, что кроме господства энтропии (хаоса) в живой природе есть обратный процесс упорядочения. Были открыты самоорганизующиеся процессы и в неживой природе. В химии стали известны самопроизвольные колебания химического состояния среды (реакция Белоусова – Жаботинского) [3]. Пригожин И. исследует процессы самоорганизации в открытых, диссипативных системах и развивает термодинамику нелинейных сред, в которых положительные обратные связи приводят к росту «упорядоченности» неоднородной среды (генерация сложности). Было открыто, что хаотические, конвективные, тепловые потоки при определенных условиях могут становиться упорядоченными [4]. В слое жидкости, подогреваемой «на сковороде», при определенных условиях возникали гексагональные структуры правильной формы (ячейки Бернара). Всевозможные вихри, торнадо в атмосфере и гидросфере Земли также демонстрируют возможности самоорганизации. Установлена необратимость большинства известных процессов. Вместо бесконечной, стационарной во времени и пространстве Вселенной возникла модель развивающейся Вселенной, в рамках которой открыты механизмы образования звезд, галактик.
Обострился общественный интерес к проблемам развития. Это почувствовали в первую очередь те, кто по роду деятельности сталкивается с проблемами целостности: биологи, философы, экологи, социологи. Кибернетика интегрировала под эгидой управления биологические, социальные и механические системы и показала, что законы управления в разных системах имеют много схожего.
Принцип историзма (эволюционизма), заложенный в диалектике, распространился на всю Вселенную [1, 4]. Мы пришли к пониманию, что изменчивость наблюдается повсюду от элементарных частиц до космических объектов. Исторический аспект любой науки все более выдвигается на передний план, например, формируется эволюционная химия (историзм в химии). Ставятся вопросы об эволюции времени и пространства и даже о корректности понятия «мировая константа». Концепция глобального эволюционизма помогает увидеть общие закономерности развития неживого, живого и социального. Например, мозг есть не только у человека, он есть и у животных, птиц, рыб. Психика человека выросла из психики животных [5]. В настоящий момент в конце этой очень длинной цепи эволюции жизни на Земле стоит человек. Что будет дальше? От понимания этого зависит образ жизни и экономика, и политика.
В литературе бытует мнение, что системный подход больше направлен на статику, чем на динамику, но и в системный подход внедряются идеи эволюционизма. Системный взгляд рекомендует оценивать цели любой человеческой деятельности взглядом из надсистемы, из окружения, из прошлого и будущего. Поэтому правила хорошего тона подразумевают учёт не только своих интересов, но и окружающих людей. Стратегия бизнеса должна учитывать интересы рынка и социума. Человечество долго не просуществует, если будет игнорировать «интересы» биосферы.
Парадигмы целостности и глобального эволюционизма должны стать мировоззрением, вокруг которого будет сформирована система жизни и индивида, и социума. Мировоззрение всегда определяло поведение людей. Например, ощущение временности своего существования порождает стратегию «после меня хоть потоп». Но страх наказания за грехи после жизни может остановить преступника.
Глобальный эволюционизм подразумевает историческую взаимосвязь систем разной сложности и объясняет генезис новых структур. Такие «синтетические» устремления проявляются в разных науках. Биологи хотят построить целостную теоретическую биологию. Математики хотят построить здание математики на единой основе теории множеств. Физики хотят создать единую теорию поля, представляющую собой теорию всех взаимосвязей. Возникло направление «эволюционная кибернетика» (попытка расширения кибернетики до эволюционизма) (Редько). А в пределе современные ученые хотят, как и их древние предшественники, создать модель «всеобщего».
Охват возможно большего разнообразия многогранного Мира требует очень широких знаний в области физики, химии, биологии, естествознания, социологии, управления, системного анализа. Узкая специализация ученых создаёт барьер для взаимного понимания, ограничивает видение Мира, не позволяет правильно прогнозировать будущее. Эволюционизм опровергает известный термин марксизма о «сверхспецифичности» человека, что якобы не позволяет применять законы природы к общественным системам.
Между законами простых и сложных систем нет непреодолимой грани. Появление новых уровней организации Мира порождает и новые законы, которые также эволюционируют, как и природа, но подобие между всеми законами сохраняется. Это и позволяет применять законы простых систем к социальным системам, но с некоторой корректировкой. Отсутствие корректировки часто приводило к заблуждениям. Примером может послужить ошибочный прогноз тепловой смерти Вселенной, исходящий из классической термодинамики.
Противопоставления типа: человек – природа, инстинкт – разум, естественное – искусственное, живое - неживое ныне не являются абсолютными. Системный взгляд на различные, сложные объекты увидел в них много общего. Искусственными было принято считать продукты деятельности человека, а то, что создала природа, считалось естественным. Здесь проводится недозволенное противопоставление типа «человек – природа». Однако и природа, и человек являются сложными объектами. Деятельность человека можно описать как деятельность природной подсистемы.
Например, птица делает гнездо. С точки зрения птицы гнездо есть искусственное сооружение. С точки зрения человека гнездо птицы представляет собой естественное сооружение. «Человек выступает и как субъект, и как объект деятельности природы» [6, 7].
С этой точки зрения техносфера (продукт деятельности человечества, обеспечивающий существование общества) является подсистемой общества, поэтому её следует признать составной частью живой системы. По аналогии частью человека признаются протезы, искусственные клапаны сердца, суставы, сосуды и пр. Человеческое общество порождено биосферой, поэтому является частью биосферы. Таким образом, парадигма глобального эволюционизма приводит к мысли, что техносфера порождена биосферой (как растение порождается семенем). Это меняет точку зрения на взаимоотношения техносферы и биосферы.

Литература

1. Кохановский В. П., Тилинина Т. В. Методология современного естествознания.// Научная мысль Кавказа, 1997, N4.
2. Философия современного естествознания: Учебное пособие для вузов / По общ. ред. проф. С. А. Лебедева. – М.: ФАИР – ПРЕСС, 2004.
3. Жаботинский А. М. Концентрационные автоколебания. - М.: Наука, 1974.
4. Пригожин И., Стингерс И. Порядок из хаоса. - М.: Иностр. литература, 1986.
5. Зорина З. А., Полетаева И. И. Элементарное мышление животных. Учебное пособие – М.: Аспект Пресс, 2002.
6. Степин В. С., Кузнецова Л. Научная картина мира в культуре техногенной цивилизации. - М.: 1999.
7. Степин В. С. Теоретическое знание. – М.: 2000.

4. СИНЕРГЕТИКА

На волне идей глобального эволюционизма возникла наука о самоорганизации материи и механизмах глобальной эволюции. В 70 гг. ХХ века в науке сложилось понимание возможности самоорганизации материи под влиянием внутренних причин. Появились понятия: детерминированный хаос, фрактал, автопоэзис, диссипативные структуры, синергетика, бифуркация (вилка, расщепление путей развития, изменение состояний) [1, 2, 3, 4]. Все теории представляют собой учения о взаимодействии, о развитии, о самоорганизации объектов разной сложности.
Классическая наука мало интересовалась переходными состояниями и процессами. Из экспериментов их старались исключать. Но вся природа фактически является единым непрерывным, «переходным» процессом. Мы живем в эволюционирующем, переходном мире. Стационарные состояния кратковременны, поэтому динамика переходных процессов важнее, чем статика. Синергетика делает акцент на изучении неустойчивых процессов, т. е. процессов развития.
Синергетика родилась не на пустом месте. Из теории организации, теории систем были позаимствованы понятия «иерархичность», «системность», «обратные связи». Эти понятия до появления синергетики активно разрабатывались в кибернетике и общей теории систем. Кибернетика изучает процессы самоорганизации устойчивых систем. Термин самоорганизация впервые использовал кибернетик Эшби (1947 г.).
В диалектике широко использовались понятия «развитие», «скачки», переходы от одного качества к другому. Но эти понятия принимались как факт, без объяснения механизмов их осуществления. Дарвин очень успешно для своего времени объяснил механизм развития, который сводился к известной триаде: изменчивость, наследственность, естественный отбор. Дарвин считал, что случайные изменения организмов при благоприятных условиях могут наследоваться, что приводит к изменению вида. Дарвинская случайность противоречила лапласовскому детерминизму. Лаплас предполагал, что знание положения вещей во Вселенной в данный момент, автоматически делает известным положение вещей в любой другой момент времени [4]. Но уточнял, что знание законов является не точным, а вероятностным. В синергетике случайные процессы уже не игнорируются, а считаются важной составляющей развития.
Каждая наука описывает объекты «своим» языком. Синергетику интересует развитие любой природы, она описывает эволюцию на языке, понятном всем. Мировоззренческие следствия синергетического знания могут быть сформулированы без употребления математического инструментария и языка программирования, что делает их удобными для гуманитариев. Появилась надежда, что и сверхсложная социоприродная среда может описываться небольшим числом фундаментальных идей и образов, а затем, возможно, и математических уравнений.
Первые шаги в нелинейный Мир сделали математики, которые установили, что одна причина может порождать «букет» следствий. Согласно синергетическим представлениям некоторая система в ходе своего развития (движения) рано или поздно приходит в состояние неустойчивости. В зоне неустойчивости в результате флюктуаций траектория развития системы может резко измениться, происходят бифуркации. Количество возможных вариантов последующего существования не бесконечно и выбор их часто является делом случая. Под влиянием одинаковых воздействий механические системы могут резко, непредсказуемо менять свое состояние (совершать бифуркации) [4].
Математика открыла особый вид детерминированной случайности. Исследуя достаточно простые системы (для сложных не хватает «мощности» математического аппарата), были открыты механические объекты, поведение которых на основе изначально заданных параметров предсказать трудно [5].
В 1744 г. Л. Эйлер, используя вариационное исчисление для определения равновесных состояний сжатой колонны, обнаружил бифуркации её состояний. Смысл его эксперимента сводился к следующему.
Если жесткий вертикальный стержень сжимать вдоль вертикальной оси, то при некотором критическом напряжении стержень резко изогнётся. Направление изгиба (новое состояние) предсказать невозможно. Оно определяется случайными флюктуациями (малыми воздействиями) в момент бифуркации. Так была открыта динамическая случайность в простых механических системах [4, 5].
Следует обратить внимание, что работы Эйлера и Пуанкаре обнаружили явление бифуркаций в механических системах, которые скачком могут менять своё состояние, при этом, не нарушая своей целостности. Колонна Эйлера после снятия напряжения возвращается в исходное состояние. Неделимый объект одновременно может находиться только в одном из возможных состояний, поэтому бифуркации обратимо происходят по схеме «ИЛИ - ИЛИ».
Попытка решения задачи о движении трех массивных тел в поле собственного тяготения привело к странному результату. Находясь в окрестностях некоторого центра тяготения, массы совершают непредсказуемые, неповторяющиеся траектории движения. Зона притяжения траекторий движения объектов получила название «странный аттрактор».Таким образом, равновесие системы сводится не к статике, а динамике непредсказуемого движения в некоторой зоне притяжения. В данном примере случайность является свойством самой системы.
Развивая теорию бифуркаций, Пуанкаре А. (1912 г.) создал общую качественную теорию динамических систем. Следуя по пути Пуанкаре и Ляпунова (1857 – 1918 г.г.), Андронов и Понтягин в 1937 г. ввели важное топологическое понятие структурной устойчивости. Француз Р. Том создал основы теории катастроф. Продолжили его работы Арнольд и Зиман. Теория катастроф успешно используется при расчетах механических конструкций и оболочек. Однако, на социобиологические объекты распространить эту теорию затруднительно [5].
Итак, в научное мышление вошли понятия бифуркация, зона притяжения (аттрактор), динамический хаос, катастрофы. Впечатление от этой новизны было так велико, что наложило отпечаток на образ мысли ряда ученых. Часто эти понятия без изменений транслировались на свойства сложных систем. Современная синергетика пытается распространить механизмы самоорганизации, полученные на очень простых объектах, на социальные системы.
Изображение мира, ранее четкое, и простое, размылось, стало похожим на отражение в шероховатом, волнистом, кривом зеркале. Стало ясно, что прошлая четкость была следствием сильного абстрагирования, упрощения, нежелания видеть за прямыми линиями «извилистость» (фрактальность). Такой прямолинейный мир описывается декартовой системой координат, в которой оси бесконечные, равномерные и прямые. Прямолинейное видение Мира нашло отражение в стиле живописи, называемом кубизм, где контуры объектов вырисовываются прямыми или ломаными линиями. Всем ясно, что, если в наличии имеются только крупные фрагменты мозаики, то мозаичное панно получится очень грубым, приближенным, иногда неузнаваемым. Если же элементы мозаики мелкие, то изображение получается более подробное, четкое, и информационное содержание его велико.
Постнеклассическая наука «рисует картину» мелкими штрихами. Чем меньше размеры мозаики, тем точнее можно изобразить действительность. Модели стали содержать больше информации. От степени детализации картина Мира изменилась, стали прорисовываться причины саморазвития. Приведем примеры.
При измерении длины береговой линии острова наблюдатель обнаружит, что длина растет по мере повышения точности измерения. Если повышать точность измерительного инструмента в ряду: метр, сантиметр, миллиметр, микрон, ангстрем и т.д., то длина береговой линии будет стремиться к бесконечности. Уход от научного «кубизма» привел к открытию нелинейности мира, развитию нелинейного мышления.
Избыток информации обработать очень трудно, поэтому информацию приходится «ужимать». Например, в статистике, статистической физике используют средние величины. Но при усреднении может быть потеряна ценная информация. Известна шутка, что согласно статистике в больницах у пациентов средняя температура нормальная.
В синергетике также прибегают к сжатию информации (свертыванию сложности). Было обнаружено, что функционирование системы не в равной значимости зависит от начальных заданных параметров. Некоторыми параметрами можно пренебречь, но есть главные параметры, значимые для развития системы, которые назвали параметрами порядка. Задача синергетики и системного анализа сводится к обнаружению параметров порядка [4].
В 30 годах ХХ века Л. И. Мандельштам, развивая теорию колебаний, сформулировал проблему нелинейной культуры. Сложилась точка зрения, что весь Мир нелинейный. Линейность является сильным огрублением действительности, сильным упрощением. Линейные уравнения просты и имеют однозначные решения, поэтому желание объяснить мир простым способом толкало исследователей на путь линейного мышления.
Нелинейность поведения системы можно рассматривать как отклик не пропорциональный силе воздействия. Например, можно простудиться на легком сквозняке, но при этом спокойно пережить ледяной душ. Прочность волокна очень велика при растяжении вдоль оси волокна и очень мала в поперечном направлении. Сопротивление движению тела в жидкости возрастает не пропорционально скорости движения. Нелинейность - это различная чувствительность к разным параметрам воздействия, например, явление резонанса, удар в чувствительную точку, аллергия.
В восточном мировидении давно присутствует понимание нелинейной связи между причиной и следствием, между действием и результатом. Малым, но правильным усилием можно, фигурально выражаясь, «сдвинуть гору», построить сложную организацию. От Востока синергетика восприняла и развивает идеи целостности (все во всем), цикличности, общего закона, единого пути, которому следует Мир в целом. От Запада она взяла позитивные стороны традиционного анализа: опору на эксперимент, общую значимость научных выводов, их транслируемость от одной научной школы к другой, от науки - к обществу [4].
Совершенно однородная среда при перестройке структуры может увеличивать свою нелинейность. Можно представить себе плац, по которому свободно перемещаются группы солдат. При такой ситуации проехать на автомобиле через толпу нельзя. Но если солдат сгруппировать по ротам, то образуется свободное пространство, по которому можно проехать. Структуризация среды создала нелинейность и возможности, которых ранее не было.
Нелинейность проявляется в функциях полупроводниковых материалов, пропускающих электрический ток в одном направлении и не проводящих в другом.
Среды и системы могут быть разной степени нелинейности. Начиная с некоторой нелинейности, проявляются эффекты самоорганизации [4, 5, 6]. Простейшие образования Мира, простейшие структуры возникают спонтанно, как неустойчивости, в результате разрастания и усиления флюктуаций. Разным нелинейностям соответствуют разные типы структур. В таком случае Мир предстает как иерархия сред, которые обладают разными свойствами (разными значениями констант, разными типами диссипативных процессов, разными нелинейностями).
Для поддержания процессов самоорганизации необходимы обратные связи. Такие процессы были описаны еще в «Тектологии» А. Богданова [7], и далее развиты в «Общей теории систем» (ОТС) Л. фон Берталанфи [8]. На механизмах обратных связей основывается и кибернетика. Все кибернетические и электронные устройства, генерирующие колебания, имеют положительные обратные связи (приложение 2).
Синергетика и нелинейное мышление возникли в естественных науках, но её приложения полезны и для социальных процессов, например, экономических. Нелинейное мышление становится отличительной чертой человеческой истории. История переходит от описательной фазы к сослагательному наклонению. Ход истории оценивается в плане альтернативных сценариев [9, 10]. Синергетика сглаживает грани между естествознанием и обществоведением.
Но как всякая наука синергетика является лишь моделью, следовательно, в ней есть фрагменты ясно очерченные, но есть и нечеткие, размытые представления. «Размытость» часто носит субъективный характер. Поскольку здание синергетики строится специалистами (профессионалами) разных областей знаний, избежать взаимного непонимания трудно.
Фундамент синергетики заложили математики. У гуманитариев доверие к математике таково, что они все выводы принимают за абсолют, т. к. проверить их не могут. Математики могут не знать многих вариантов неупрощенной реальности и распространять свои выводы на класс явлений, который не поддаётся математической формализации.
Синергетика создала мощный эвристический потенциал, но её выводы для сложных (биологических, социальных, космических) систем следует применять с осторожностью. Для примера покажем, в чем состоит различие бифуркаций, протекающих в простых системах, от бифуркаций сложных объектов.
Бифуркации часто приводятся как пример случайного развития. «Неделимый» шар с вершины горы может скатиться или в одну или в другую сторону (бифуркация типа «ИЛИ – ИЛИ»). Но такая случайность все же предполагает существование детерминированного поля возможностей. Шар, находящийся на вершине пирамиды, имеет возможность скатиться в любую из четырех сторон, но не взлететь вверх. Предсказать точно направление падения нельзя. Возможностей всего четыре, но не больше. Однако лужа воды может стекать одновременно и в одну и в другую сторону (бифуркация по схеме «И – И»).
В качестве примера бифуркаций часто приводится образ витязя на распутье (по картине Васнецова) [6]. Человек стоит перед дилеммой, какой избрать дальнейший путь. Это пример развилки (бифуркации) для неделимого объекта по схеме «ИЛИ - ИЛИ». Но на развилке может находиться группа витязей, которая пойдет в разведку по всем возможным путям. В данном случае первоначальная система распадется на части и каждая часть может выбрать дальнейший, самостоятельный путь. Путей может быть не два (бифуркация), а сколько угодно («полифуркация»).
Выбор пути может детерминироваться историей, генетической памятью. Витязи могут иметь предпочтение, иметь желания, быть усталыми, голодными, сильными или больными и т. п. Выбор определяется памятью системы, а не только случайными флюктуациями. Кроме того, в данном примере пути дальнейшего развития (дороги) уже существовали до момента их выбора. Однако можно представить ситуацию, когда витязи, заблудившись в лесу, вынуждены прорубать себе просеки, т. е. самостоятельно создавать варианты дорог.
В сплошных средах изменение одних структур изменяет окружающую среду (элементы сами являются частью среды), поэтому бифуркации представляют собой совместный процесс трансформации объекта вместе с окружением. Природное равновесие активно нарушается обществом, и общество вынуждено взаимно приспосабливаться к новой среде. Новые возможности порождают новые технологии выживания.
Например, взрыв некоторой звезды можно отнести к бифуркации типа «ИЛИ – ИЛИ» т. к. путь звезды прекратился и возник путь пылевой туманности. Из пылевой туманности в определённой последовательности появляются и звезды, и планеты, и астероиды. Пылевая туманность породила букет следствий («И – И»). Как видно, вариантов поведения сложных, делимых систем намного больше, чем неделимых, механических. Полифуркации могут происходить не в один момент, как разлет дроби из ружья, но быть развернутыми во времени, как стрельба пулями из автомата.
Можно привести еще один аргумент, опровергающий исключительность бифуркационного механизма эволюции по схеме «ИЛИ - ИЛИ». Бифуркации по схеме «ИЛИ - ИЛИ», имеют возможность выбрать путь, ведущий в эволюционный тупик, лишающий возможности дальнейшего развития. Если выбор оказался не тупиковым, то в следующую бифуркацию система опять подвергается отбору (тупик - не тупик). На длинном разветвленном пути вероятность замкнуться в тупике возрастает в геометрической прогрессии. Такой механизм должен привести к вырождению эволюции. Аналогом может послужить система отбора футбольных команд в чемпионате мира. Команды, проигравшие в полуфинале, выбывают навсегда. В итоге остаётся одна команда победитель. Но при этом игры прекращаются.
Итак, полифуркации по схеме «И – И» более распространены в природе, чем бифуркации «ИЛИ – ИЛИ».
«Центральной проблемой синергетики являются механизмы самоорганизации. Принято считать, что в изолированных системах развитие направлено к хаосу, к росту энтропии, а в открытых системах идет усложнение» [11, 12]. Отправной точкой для такого мнения явилась работа И. Пригожина «Порядок из хаоса» [12]. Приведенная цитата является некоторым штампом, многократно повторяющимся в литературе. В приложении 1 убедительно доказана некорректность энтропии как меры беспорядка в сложных системах.
По мере развития методик и углубления исследования в хаосе можно увидеть ранее незамечаемую структуру, т.е. хаос представляет собой очень сложную, не сразу постигаемую умом структуру. Например, Э. Лоренц в 1963 г. дал в виде дифференциальных уравнений структуру глобальных метеорологических явлений, которые ранее считались хаотическими. Известная функция распределения молекул по скоростям, выведенная Максвеллом [11], свидетельствует, что движения молекул газа не являются полностью хаотичными, а имеют определенный порядок в распределении молекул по скоростям движения. При определённой температуре можно рассчитать, сколько будет молекул «холодных», сколько «горячих» и сколько «тёплых». Несмотря на свободу «воли» передвижения, молекулы в газе строго ранжированы по кинетическим энергиям. Это ли не пример структуры хаоса, но увидеть её можно только с помощью специальных экспериментов.
Очень сложная структура не воспринимается сознанием (не моделируется силами мозга). Противоречие разрешается следующим образом. Очень сложный порядок в сознании ощущается как хаос. Слишком большая сложность – это темнота для сознания.

Литература

1. Климонтович Н. Ю. Без формул о синергетике. - Минск, Высш. шк., 1986.
2. Князева Е. Н. Синергетике – 30 лет. Интервью с профессором Хакеном. // Вопросы философии, 2000. N3.
3. Хакен Г. Синергетика. - М.: Мир, 1980.
4. Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя, 2002.
5. Томсон Дж. Неустойчивости и катастрофы в науке и технике. – М.: Мир, 1985.
6. Бранский В. П. Теоретические основания социальной синергетики. // Вопросы философии, 2000. N4.
7. Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.
8. Берталанфи Л. Общая теория систем. М.: Системное моделирование, 1969.
9. Гамаюнов С. От истории синергетики к синергетике истории. // Общественные науки и современность, 1994. N2.
10. Колесников А. А. Синергетическая теория управления. – М.: Энергоиздат, 1994.
11. Пайерс Р. Е. Законы природы. - М.: Наука, 1958.
12. Николис Г., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. - М.: Мир, 1979.

Редактор Крупская С. Г.
Художник Чугуевский А. В.
Корректор - Крайнюченко И. В.
Верстка - Попов В. П.
Ответственный за выпуск Салагаева Е. В.....

Крайнюченко Ирина Васильевна
Попов Валерий Петрович

Системное мировоззрение. Теория и анализ

Учебник

.

Лицензия за издательскую деятельность И.Д. N 06456 от 13. 12. 2001г. Подписана в печать 16. 09. 2005. Сдано в набор 26. 09. 2005. Формат А5. Бумага офсетная. Печатных листов 11
Издательство ИНЭУ. Пятигорск. ул. Красноармейская 10 Тел//факс (87933)5-65-31.