Текст книги "Системная теория жизни. Кибернетика живого"

Глава I. Мироздание как система

Раздел I.1 Система, как центральное понятие СТЖ

Любое правильно построенное исследование должно начинаться с выбора инструмента (орудия) исследования и создания методологии его применения в исследовательском процессе. Таким инструментом (орудием) в предлагаемой вниманию читателя работе является понятие СИСТЕМЫ – центрального понятия системной теории жизни – СТЖ, определяющей вѝдение, автором объекта исследования – Мироздания, как единой и целостной системы. Глубочайшую суть понятия системы отражает содержание изречения из одного из источников философской мысли древнего Востока – Лотосовой сутры: «Все в одном, одно во всем», определяющего ЕДИНСТВО и ЦЕЛОСТНОСТЬ МИРОЗДАНИЯ, хотя древние философы не задавались целью дать определения Системы. Суть же методологии системного подхода может быть выражена буквально несколькими словами: ОТ ВЫЯВЛЕНИЯ И ПОНИМАНИЯ ЦЕЛОГО К ПОДБОРУ ЕГО КОМПОНЕНТОВ, СПОСОБНЫХ ОБЕСПЕЧИТЬ СВОЙСТВА ЦЕЛОГО (условно будем называть такой подход подходом «сверху-вниз»). При этом определяющими в отборе компонентов и объединении их в систему является НЕ свойства компонентов, взятых по отдельности, а РОЛИ, которые они способны выполнять в составе целого, т.е. в достижении требуемого от системы результата. Роль компонента – это та функция, которую он должен выполнять в СОСТАВЕ СИСТЕМЫ по достижению требуемого результата деятельности системы в целом.

Мироздание рассматривается в работе как единая и целостная система, а организация компонентов, составляющих Мироздание, как системная организация. На этом фундаментальном положении построена вся работа, что и отражает ее название – Системная Теория Жизни – СТЖ.

Так что же такое, это очень простое (все его употребляют и в науке, и в обыденной жизни) и одновременно очень сложное (шестьдесят лет исследований не дали конструктивного ответа на вопрос что это такое) понятие «система»? И что такое «системный подход»? Автор попытался дать ответы на эти вопросы, сначала очень обобщенно (в главе I), а потом, подробно, (в главе XI).

В 2004 году в работе [Кузин 2004] автор ввел термин «информационно-сложные задачи». Развитие указанной темы было продолжено в работе [Кузин 2009]. Позднее, после того, как стало окончательно понятно, что первоисточником сложности, названной автором «информационной» является не сложность информации, содержащейся в задаче, а сложность структуры задачи, объединяющей эту информацию в единое целое, он пришел к выводу, что более адекватным для обозначения данной сложности будут термины «структурная сложность» и «сложно-структурированные задачи» (СС-задачи). Эти термины он использует и в настоящей работе.

Даже после поверхностного знакомства с содержанием СС-задач становится ясным, что СС-задачи трудны для решения. Но трудными для решения могут быть и задачи, имеющие простую структуру, поскольку трудность задачи определяется не только ее структурой, а может зависеть (иногда очень сильно) и от других факторов. Источник же сложности СС-задач заключается в том, что СС-задача объединяет в своем составе в НЕРАСЧЛЕНЯЕМОМ (!) ЦЕЛОМ комплекс проблем, взаимосвязанных ОБЩЕЙ СТРУКТУРОЙ. Это означает, что решение каждой из этих проблем возможно ТОЛЬКО в контексте решения остальных проблем, связываемых данной структурой.

Каждая из этих проблем, взятая отдельно, допускает некоторое множество вариантов решения, но в структурно взаимосвязанных проблемах выбор любого из этих вариантов накладывает дополнительные ограничения на свободу выбора вариантов решения остальных проблем, т.е. уменьшает свободу выбора путей их решения. Уменьшает, иногда до минимума, а минимумом может быть даже не один вариант, а отсутствие вариантов, что означает, что выбранная перед этим комбинация решений невозможна и потому следует пересмотреть всю комбинацию заново.

Поэтому СС-проблемы ВЫНУЖДЕННО должны рассматриваться и решаться (!) не по отдельности, а СОВМЕСТНО И ОДНОВРЕМЕННО, образуя тем самым некоторое целое, требующее постоянной проверки того, насколько выбираемый вариант решения одних проблем сужает допустимое поле решения других. Это НЕ множество отдельных решений, а ВЗАИМООБУСЛОВЛЕННОЕ ЦЕЛОСТНОЕ РЕШЕНИЕ. Целое обуславливает как состав своих компонентов, так и структуру связей между ними, потому что именно эти связи объединяют компоненты в целое, придавая им в составе системы новый смысл. Объединяют по определенным законам – ЗАКОНАМ СИСТЕМЫ.

Из сказанного вытекает на первый взгляд ничего особо не говорящее, но очень важное следствие: большинство идей, выдвигаемых в рамках целостной системной теории в той или иной формулировке, уже выдвигались ранее различными исследователями, но как отдельные идеи, сформировавшиеся у них в результате наблюдения и сопоставления фактов, потому что они не могли быть объяснены вне структуры системы. Но эти идеи НЕ ПОДДЕРЖИВАЛИСЬ объяснениями причин появления этих фактов. Тем более, механизмов их возникновения. И происходило это потому, что эти факты могли возникнуть только при взаимодействии вполне определенных параметров внутри целостной системы, связывающей эти параметры и определяющей их взаимодействие. Отдельные примеры таких идей приводятся в тексте работы, но объяснений, почему происходит так, а не иначе в подавляющем большинстве случаев не дается, т.е. не указывается и тем более НЕ ОБОСНОВЫВАЕТСЯ та самая упорядоченная регулярность, о которой говорил Эйнштейн. Эти обоснования и не могут быть даны, что появление наблюдаемых фактов возможно только как результат взаимодействия системных механизмов. И только с этих позиций эти факты могут быть не только объяснены, но и предсказаны. А это, в свою очередь, дает возможность не только объяснения уже известных фактов, но и НАПРАВЛЕННОГО ПОИСКА НЕИЗВЕСТНЫХ, которые с необходимостью ДОЛЖНЫ СУЩЕСТВОВАТЬ.

Сказанное само по себе не является новым. Но в том случае, если известны параметры, образующие систему, и наличие системного взаимодействия между этими параметрами, а также, если число параметров невелико. Принципиально новым здесь является то, что в качестве единой целостной системы с сильно взаимосвязанными параметрами рассматривается либо Мироздание в целом, либо отдельный (Земной) мир, как подсистема Мироздания. Колоссальнейшие размеры этих мегасистем не позволяли даже думать о том, чтобы взглянуть на них как на целостные системы, и тем более пытаться их анализировать с позиций системного подхода. И, тем не менее, происходящие в них сложнейшие процессы можно объяснить ТОЛЬКО с системных позиций, как бы ни трудно это было. Именно это автор и пытается делать в Системной Теории Жизни – СТЖ.

Система – это превалирование целого над компонентами и потому формирование системы ВСЕГДА начинается с задания свойств, которыми ДОЛЖНО ОБЛАДАТЬ ЦЕЛОЕ, свойства же компонентов, которые еще только подбираются в состав системы, и их взаимосвязи, определяются как следствие заданных свойств целого. Это же самое можно выразить и по-другому: в системе свойства целого это АРГУМЕНТ, а свойства компонентов и отношения между ними – это ФУНКЦИЯ данного аргумента.

Задав свойства целого и тем самым приняв эти свойства как БАЗОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (БП) некоторой целостной теории, описывающей организацию объекта исследования или объекта разработки автор теории (или конструктор разработки) формирует систему. Эта система допускает отклонение в свойствах компонентов и взаимосвязях между ними при УСЛОВИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ ЦЕЛОГО, т.е. свойств, задаваемых базовыми положениями, с возможностью отклонения каждого из этих свойств внутри системы в определенных заранее заданных пределах.

Задание свойств целого осуществляется посредством указания КОНЕЧНОГО ПОЛЕЗНОГО РЕЗУЛЬТАТА (КПР), т.е. совокупности тех свойств (значений существенных параметров), которые должно обеспечивать функционирование созданной системы. КПР выступает как стимулирующий и организующий фактор для деятельности системы. В общем случае КПР – это не точка, координаты которой образуют требуемые значения существующих параметров, а некоторая область допустимых результатов, каждая точка которой является позитивным (т.е. удовлетворяющим целям, для которых формируется система) решением. Для оценки возможных решений и выбора из них наилучшего в системе должен существовать аппарат оценки решений. Такая оценка названа в СТЖ конечным полезным эффектом (КПЭ). КПР и КПЭ – это два ключевых параметра, определяющих формирование и функционирование системы. Понятия КПР и КПЭ были сформулированы в ТФС и используются в СТЖ без изменения их смыслового содержания.

Задав свойства целого и тем самым приняв эти свойства как БАЗОВЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ (БП) некоторой целостной теории, описывающей организацию объекта исследования или объекта разработки, автор теории (или конструктор разработки) формирует саму систему, которая допускает отклонения в свойствах компонентов и взаимосвязях между ними при УСЛОВИИ СОХРАНЕНИЯ ЗАДАННЫХ СВОЙСТВ ЦЕЛОГО, т.е. свойств, задаваемых базовыми положениями, с возможностью отклонения каждого из этих свойств внутри системы в определенных заранее заданных пределах. Таким образом, система – это не жесткая конструкция, а гибкое объединение базовых положений, меняющееся при изменении условий ее существования, но всегда включающая ВСЮ совокупность БП. Системный подход – это самоорганизующий и самоконтролирующий подход, поскольку совокупность БП не допускает в состав БП чужие положения (тезисы), а наоборот – с необходимостью ищет положения, в общем случае до того неизвестные, которых не хватает до полноты и завершенности системы.

Система формируется для получения конечного полезного РЕЗУЛЬТАТА и ТОЛЬКО ДЛЯ ЭТОГО. Описание КПР должно отвечать двум обязательным требованиям: конкретности и конечности. Конкретность – это однозначность интерпретации средствам управления системой. Под конечностью понимается ЗАВЕРШЕННОСТЬ достигнув КПР. Система должна прекратить свою деятельность (за исключением случая, если КПР заключается в постоянной поддержке какого-то режима объекта управления. Во всех остальных случаях, достигнув заданного исходно КПР, система должна прекратить функционирование и, ни в коем случае не стремиться к увеличению КПР (поскольку исходно задается ПРЕДЕЛЬНОЕ значение). Превышение заданного предела РАЗРУШАЕТ систему и, как правило ведет к ее гибели.

Повторим также одно важное утверждение (хотя его понимание требует определенного напряжения): любое, в том числе и блестящее, изолированное решение какой-либо из числа проблем, решаемых в составе системы, не может быть автоматически использовано в качестве ее базового положения, потому что при рассмотрении совместно с другими БП оно может либо полностью «не работать», либо приобретать в составе системы совсем другое значение, поскольку должно выполнять определяемую целым функцию, выполнять определенную роль, а не «солировать» самостоятельно. Для иллюстрации сказанного можно привести два очень наглядных, как представляется автору, примера.

Первый пример – это формирование экспедиции в труднодоступное и малоизвестное место, достижение которого вследствие его труднодоступности позволяет включить в состав экспедиции только небольшое число человек. Целью экспедиции, ее конечным полезным результатом (КПР) является получение знаний о месте назначения экспедиции и доставка по возможности бо̀льшего количества конкретного фактического материала (фотографий, образцов, каких-то артефактов и т.п.). Относительная ценность этих материалов определяется «техническим» заданием на экспедицию, где относительная ценность полученных материалов определяется указанием их соответствующего КПЭ.

Совершенно естественно, что в состав экспедиции должны входить ученые-специалисты. Но кроме них должны быть проводники, врачи, повара, охотники, носильщики и т. д. Правильнее говоря, должны входить люди, способные выполнять, а лучше и совмещать перечисленные функции. При этом ввиду экстремального характера экспедиции, очень желательно, чтобы каждый член экспедиции мог выполнять не одну, а несколько таких функций. Во внеэкспедиционной жизни эти люди владеют совсем другими специальностями. В экспедиции же, как целенаправленной системе, они выполняют совсем другие функции, которые в СТЖ названы ролевыми или просто ролями. И соответственно – ценность любого из таких людей, в составе системы – экспедиции, как компонента этой системы будет определяться ТОЛЬКО его способностью к выполнению предназначенной ему лицом, формирующим систему – экспедицию, роли, независимо от его достоинств и даже гениальности «в миру».

Для лучшего понимания универсального характера сказанного второй пример приведем из лингвистики, но из той ее части, которая изучается в пределах 6-го —7-го классов школы и должна быть хорошо понятна каждому более или менее грамотному ученику средней школы.

Предложение – это некоторая система, сформированная из совокупности компонентов-словоформ. Целью формирования любого предложения является выражение определенного смыслового содержания. В общем случае это содержание может быть выражено по-разному: разными словами и разными конструкциями из этих слов.

Существует два вида разбора (анализа) предложения – по частям речи и по членам предложения. В первом случае – разбора по частям речи, входящие в предложения словоформы рассматриваются изолированно, независимо от их вхождения в предложение и квалифицируются как «существительное», «глагол», «наречие», «прилагательное» и т. д. Во втором случае — разбора по членам предложения они рассматриваются уже не изолированно, а как компоненты предложения и квалифицируются как подлежащее, сказуемое, дополнение, обстоятельство и т. п. Посредством такой квалификации определяются их роли, которые они выполняют в составе системы предложения, оставаясь одновременно теми же самыми существительными, прилагательными и т. д. При этом они оцениваются уже только по способности к выражению соответствующей роли (выполнению соответствующей функции) – подлежащего, сказуемого и т. д.

Система предложения – это функциональная подсистема выражения определенного содержания системы целостного дискурса. Дискурс – это следующий системный уровень, на котором происходит объединение в целое отдельных предложений для выражения еще более сложного смыслового содержания, чем может выразить предложение, и которое дискурс должен донести до понимания читателя. Предложения дискурса объединяются в еще более сложные структуры посредством новых видов отношений (например, анафорическими связями «этот», «который» и т.п.) Законы построения дискурса исследовались значительно меньше, чем законы построения предложений, но это также законы языка, как и законы построения предложения.

Между этими двумя примерами, взятыми из совершенно разных областей, существует полная аналогия. Оба примера демонстрируют одно и то же – изолированный элемент и тот же самый элемент, задействованный в качестве компонента системы, обладая одними и теми же свойствами (иначе быть и не может, потому это тот же самый элемент) проявляют совершенно разные свойства: во втором случае системные взаимосвязи ВЫЧЛЕНЯЮТ из элемента только те свойства, которые нужны системе. Отсутствие у элемента этих свойств делает ненужным его включение в состав системы.

Структурная сложность задачи в очень сильной степени зависит от КОЛИЧЕСТВА проблем, объединяемых в едином системном решении, т.е. от числа параметров, связываемых в единую систему. Успешное решение многопараметрических задач, таких, например, как управление мировыми финансово-экономической и государственно-политической системами, управление различными экологическими системами, охватывающими большие площади (грустный пример Аральского моря), и ряда других НЕВОЗМОЖНО без создания принципиально новых методологии и специального аппарата их решения. То же относится и к решению менее сложных, но по-прежнему остающихся очень сложными, задач, таких, как управление энергосистемами, охватывающими большие территории, централизованное управление большими комбинатами, объединяющими комплекс фирм тесно взаимосвязанных производственными и финансово-экономическими отношениями, стратегическое управление войсками в серьезной войне, управление по ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций (землетрясений, цунами, тайфунов) и т. д.

При объединении же в единую систему небольшого числа даже сильно взаимосвязанных параметров система обозрима для исследователей и разработчиков, вследствие чего не требует использования специального аппарата для решения соответствующих задач, которые обычно решаются с позиции «здравого смысла» путем направленного подбора значений существенных параметров и постепенного отбора наиболее перспективных вариантов. К таким задачам относится, например, программное управление отдельными агрегатами на автоматизированном производстве, создание более или менее сложных автоматизированных линий, управление роботом-манипулятором и т. п. Для обозначения таких агрегатов тоже, и вполне законно, используется термин «система», но это «обозримые» системы, не требующие разработки специальных методологий и аппаратов решений, что необходимо делать для решения «больших» задач (термин «большая система» был в свое время широко распространен, что указывает на его «содержательную значимость»).

Важнейший, ПРИНЦИПИАЛЬНЫЙ шаг в интерпретации термина «система» сделал Анохин в созданной им теории функциональных систем (ТФС), выделивший своей теорией класс ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫХ СИСТЕМ, тем самым сосредоточив внимание исследователей только на динамических системах (целенаправленными могут быть только процессы) и, определив, как говорилось выше, для них ключевые понятия – конечного полезного результата (КПР) и конечного полезного эффекта (КПЭ) – оценки этого результата. Тем самым теория систем приобрела не только теоретическое, но и практическое значение, поскольку ТФС определяла прагматику системного подхода – как формулировать и оценивать результат функционирования системы.

Однако ТФС имела один, но очень серьезный, недостаток, препятствующий как ее использованию для практических целей, так и использованию для исследования Мироздания. Она рассматривала и объясняла функционирование закрытых систем, как бы изолированных от окружающей среды (ОС). Анохин считал и подчеркивал, что цель, которую стремится достигнуть система, рождается внутри системы, внутри живого организма, на морфологической базе которого формируется система. И это было его ФУНДАМЕНТАЛЬНОЙ ОШИБКОЙ, поскольку живой организм – это ОТКРЫТАЯ СИСТЕМА, существующая в окружающем ее мире и стремящаяся сначала обеспечить, а потом постоянно поддерживать это существование.

Следующий шаг в развитии теории систем сделан автором в настоящей работе, в которой он формулирует общую теорию открытых целенаправленных систем (ОТ ОЦС). Согласно этой теории, задачей решаемой живым на любом уровне иерархии его системной организации, начиная с живой клетки и кончая жизнью целого мира – это достижение адекватности внутреннего и внешнего (в частности организма индивида и окружающей его среды). Это же относится и к искусственным системам, создаваемым человеком для решения задач в окружающей их среде (ОС). Их внутренняя организация должна быть адекватна ОС и потому целью их деятельности является сначала создание, а потом поддержка этой адекватности.

Главное, что следует из этого, вопреки закрепившемуся в кибернетике убеждению/тезису, заключается в том, что «внутренняя» система не стремится поддерживать гомеостазис22
  От греч. homois – подобный + states – стоящий, неподвижный


[Закрыть], т.е. постоянство значений внутренних параметров, определяющих жизнеспособность и жизнедеятельность системы, а постоянно их изменяет, стремясь достигнуть адекватности с ОС. Автор хорошо понимает, что тем самым ОТ ОЦС ОТВЕРГАЕТ одно из основных понятий кибернетики – ГОМЕОСТАЗИС – вкладывая новое содержание в термин «кибернетика живого», включенный в названии работы.

А так как адекватность никогда не достигается надолго, поскольку постоянно изменяются обе части – живое старится, ОС меняется согласно законам Вселенной, то стремление к поддержке адекватности обретает характер «постоянно действующей движущей силы (ДС) – если не «вечного двигателя», то ВЕЧНОГО СТИМУЛА к движению.

Таким образом, РАЗРАБОТКА системы – это не создание жесткой конструкции, а гибкой перестраиваемой структуры. При изменении обстоятельств, в которых функционирует система, меняется ее организация. Но в результате этих изменений должны сохраняться свойства системы как целого, заданные перед ее формированием, сохраняться с постоянными колебаниями в заданных пределах. Короче говоря, должно выполняться техническое задание на систему (ТЗ). Это означает, что система в измененных условиях должна сохранять способность решения класса задач, для которого она проектировалась. Управление «большими» системами – это управление через целое (малыми – тоже).

Термин «техническое задание» пришел из разработок. Там он строго определен. Но его суть именно в строгости и определенности ТЗ. То же самое должно формулироваться и ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ системы (ТЗ на исследование). Если мы знаем, что исследуемый объект – это большая целенаправленная система, а в отношении Мироздания автор в этом уверен, то мы должны применять методологию исследований и исследовательский аппарат адекватные исследуемому объекту.