Текст книги "Системные риски системной реальности"

На начальном этапе изучения динамической системы иерархии нам необходима модель реальности, имея которую, мы можем анализировать возможность динамической системы по достижению заданной цели. Рассмотрим исходные характеристики совокупности объектов динамической системы и их разделение:

– градация объектов по системам;

– градация объектов по структурам, включенным в различные системы;

– градация подсистем структуры по своим функциональным свойствам.

Проблема синтеза структуры иерархии как динамической системы, а также динамических систем, ее наполняющих, обусловлена наличием функциональной направленности (или цели) каждой динамической системы и ее подсистем. Исходные знания и модели имеют место на качественном уровне классификации динамических систем, который включает синтез:

– структурный;

– структурно-функциональный;

– функционально-параметрический.

В результате синтеза получена структура организации иерархии по реализации принципа единства текущей цели иерархии (рис. 1.29). В процессе синтеза отдельных подсистем структуры иерархии как динамической системы получены структуры ее подсистем (1, 2, 3), приведенные на рис. 1.30, 1.32 и рис. 1.6.

Структура подсистемы (1), формирующая принципы целеполагания, представлена на рис. 1.30; структура подсистемы (2), формирующая законы целедостижения, представлена на рис. 1.32; структура подсистемы (3), формирующая ресурсы бытия, представлена на рис. 1.6. Каждая из подсистем может быть представлена в виде соответствующей структурно-функциональной системы, создающей условия для той или иной сферы бытия. Главное – мы получили принцип структурно-функционального единства бытия.

Рис. 1.32

При этом мы можем говорить о структурно-функциональном единстве различных объектов и систем, объясняющих или описывающих энергетическо-информационные процессы, протекающие в них. Полученный факт позволяет нам объяснить устойчивость иерархии динамических систем и надеяться получить необходимые математические модели, в том числе человека. Эволюция среды связана с эволюцией функциональных свойств подсистем структуры. Сама структура в устойчивом состоянии неизменна: она отражает и включает в себя определяющие компоненты бытия.

Любая социальная теория, рассматривающая социальные отношения, группы или общества как совокупности взаимосвязанных частей, функционирующих в целях поддержания единства элементов, использует понятие «социальная система». При этом данные системы рассматриваются в качестве:

1) информационно-производящих систем, или систем «ввода – вывода»;

2) материально-производящих систем, со временем тяготеющих к равновесию, или «гомеостазу», поскольку они являются системами, поддерживающими свои границы.

Т. Парсонс в поисках взаимосвязи социологической теории с биологией, психологией обнаружил следующее: каждая социальная система в своей структуре имеет четыре подсистемы, соответствующие четырем функциональным императивам:

– адаптации;

– целедостижения;

– интеграции;

– поддержания латентного образца.

Эти четыре подсистемы могут рассматриваться на различных уровнях: в экономике, государственном устройстве, институтах социализации.

При адаптации социальных систем к внутренней и внешней среде в целях поддержания своего существования им приходится анализировать и решать все проблемы. Социальные системы развиваются, благодаря дифференциации своих структур и достижению более высокого уровня интеграции частей. В работе (Berger P.L., Luckmann T., 1962) П. Бергер и Т. Лукман продемонстрировали, как социальные структуры сами конструируются в процессе человеческой деятельности.

1.6. Опасные и безопасные состояния динамических систем реальности

Разработка качественной теории риска динамических систем, прежде всего социальных, представляется наиболее перспективной в создании новых направлений исследования риска. Благодаря значительному прогрессу, достигнутому в последнее десятилетие, это новое междисциплинарное научное направление вылилось в самостоятельную область, теоретические основы которой активно развиваются.

Традиционные науки изучают организации и процессы, протекающие в подсистемах, т. е. на микроуровне. Такой подход крайне необходим для целей жизнедеятельности. Однако микроуровень системы не дает представление в целом о ее роли в иерархии и влиянии иерархии на нашу жизнь, на реализацию наших целей. Поэтому изучение макроуровня необходимо для целей жизнедеятельности и прежде всего осмысления основных положений теории риска и безопасности динамических систем.

Основополагающим принципом динамических систем является принцип минимального риска [13], который реализуется посредством единых структурно-функциональных свойств динамических систем. Принцип структурно-функционального единства динамических систем порожден (имеет в качестве базовой основы или реализуется) следующими законами:

1. Структурно-функционального самоподобия.

2. Эквивалентных функциональных преобразований подсистем под влиянием изменения ресурсного потенциала θ = (E,J,m).

3. Эквивалентных функциональных откликов на воздействие факторов риска (W,V).

Указанные законы обеспечивают создание иерархии динамических систем из условия их совместимости, взаимоподдержки, обеспечивая при этом:

1) единство цели иерархии (свободной энергии);

2) адаптацию функционально взаимозависимых подсистем иерархии для достижения цели;

3) создание необходимого запаса энергии иерархии для компенсации воздействия внешних W и внутренних V факторов риска.

Динамическая система иерархии подчиняется закону структурно-функционального самоподобия, включая одинаковую структуру подсистем, их формирующих, с самоподобными в функциональном отношении подсистемами. Отметим, что самоподобие динамической системы неизменно и после увеличения, и после уменьшения пространства ее состояния, в том числе при изменении энергетическо-информационного потенциала. Самоподобные структуры динамической системы творят иерархию в своем пространстве бытия: от детерминированных систем до стохастических. Часто в жизни мы наблюдаем факт самоподобия, однако воспринимаем его асимптоматически и редко математически точно на уровне математических моделей. Иерархии внутренних функциональных подсистем структуры обеспечивают не только единство цели, но и эффективную возможность нейтрализации факторов риска, благодаря запасу свободной энергии, обеспечивая функционирование подсистем даже при уменьшении ресурсов на входе.

Отметим, что под действием внешних факторов риска W, изменяющих энергетическо-информационные ресурсы у одинаковых объектов бытия (одного вида), происходят эквивалентные функционально-структурные преобразования этих объектов (например, путем создания новых программ), обеспечивающие реализацию принципа минимального риска их существования.

Принцип структурно-функционального единства динамических систем, реализующий принцип минимального риска, рассмотрим на примерах различных объектов. При этом рассмотрим на качественном уровне современные подходы к оценке структурно-функциональных возможностей при решении проблем риска и безопасности. В силу того, что природные системы имеют внутреннюю организацию с соответствующей структурой и также входят во внешнюю структуру (иерархию) природной системы – эти структуры имеют одинаковые процессы самоорганизации, основанные на принципе минимального риска. Только при таком взаимоотношении систем обеспечена реализация принципа минимального риска. Если под управлением мы понимаем такую функцию организованных систем различной природы, которая обеспечивает сохранение их структуры, поддержание деятельности, реализацию их программ, то следует выделить следующие системы:

1) управляющие – как правило, сюда относятся кибернетические системы;

2) самоуправляющие – сюда относятся кибернетические системы более высокого класса, чем управляющие, например социальной общности или административно-территориальной единицы;

3) самоприспосабливающиеся или адаптивные – системы, сохраняющие работоспособность при непредвиденных обстоятельствах при помощи смены алгоритма функционирования, например, за счет поиска оптимальных состояний (минимальных потерь);

4) самоорганизующиеся – таким свойством обладает человек. Но самоорганизация – это не все, чем владеет эгосфера, она способна к самоорганизации, образованию, поддержанию, т. е. саморегуляции, обеспечению устойчивости и к предотвращению распада структур.

Самоорганизующимся системам близки следующие названия:

– интегративная;

– синергена [13].

Однако и эти названия не отражают сути рассматриваемых систем. Наиболее близкие названия – самоорганизующиеся системы. Динамическую систему можно назвать самоорганизующейся (синергена), если иметь в виду содействие, сотрудничество, что характерно для таких динамических систем. К самоорганизующимся системам относятся: биосфера, социосфера, этносфера, эгосфера, стая птиц, животные и другие. Таким образом, синергена – это системы, структуры которых включают подсистемы, способные к содействию, сотрудничеству как с внутренними, так и с внешними объектами и системами. Если следовать Ч. Шеррингтону, то такие системы можно назвать интегративными (так он называл согласованное воздействие нервной системы (спинного мозга) при управлении мышечным движением).

В существующей литературе слово синергизм означает совместное и однородное функционирование органов (например, мышц) и систем. Например, нервная ткань представляет собой структуру из нейронов, которая осуществляет преобразование раздражений из внешней среды в воздействие на определенный орган. На более высоком уровне находится такая управляющая система, как человек, в которой происходит совместное функционирование органов и систем в целом. Динамическим системам свойственно функциональное развитие, которому сопутствуют различные уровни целеполагания. Например, для человека можно выделить следующие уровни целеполагания:

1) примитивный (уровень Homo), например, переместиться из точки А в точку В – как получится;

2) энергетический – перемещение из точки А в точку В с минимальными затратами энергии;

3) интеллектуальный – переместиться из точки А в точку В с минимальным риском и максимальным эффектом.

Идеальным решением проблемы создания динамической системы для достижения поставленной цели было бы получение явной системы критериев, выполнение которых гарантирует как структурную, так и функциональную устойчивость, наблюдаемость, управляемость, идентифицируемость [13]. Грубо говоря, сегодня мы лечим итог, но не исток в любой созданной нами динамической системе, как и в современной медицине. Мы везде одинаковы.

Безопасность динамической системы связана с решением следующих проблем.

Проблема 1. Дана цель, ее заданная величина Ц_з, требуется синтезировать динамическую систему, способную реализовать данную цель Ц_з.

Проблема 2. Дана динамическая система, созданная для реализации Ц_з. Требуется путем синтеза провести выбор таких параметров C_α управления динамической системы, при которых обеспечивается

– максимальная безопасность функционирования;

– минимальные отклонения фактического значения цели от заданного.

Для решения обеих проблем схема оценки безопасности динамической системы включает построение:

1) первичных показателей безопасности, позволяющих построить область допустимых состояний динамической системы Ω_доп, например, путем обеспечения отрицательных корней λ характеристического уравнения, т. е. из условия устойчивости [13];

2) вторичных показателей безопасности, позволяющих анализировать структурно-функциональные свойства и определять те их значения, например (E,J,m) = θ, при которых динамическая система покидает Ω_доп и остается в Ω_кр с учетом случайных ошибок оценки и отклонения в процессе управления;

3) показателя безопасности – времени τ₀ нахождения х в Ω_кр, начиная с которого завершается процесс перехода динамической системы в состояние устойчивого хаоса, т. е. реализуется безвозвратная деградация.

В итоге мы констатируем многомерность показателей безопасного состояния:

1) из условий динамики: статические, динамические, хаотические;

2) в силу структурно-функциональных свойств: первичные и вторичные показатели.

Мы предлагаем анализировать функцию вида f (θ₁, θ₂, θ₃, θ₄), где θ₁, θ₂, θ₃, θ₄ – процессы на выходе подсистем: целеполагания (в том числе идентификации состояния объекта или цели); управления (целедостижения); созидания (целереализации); оценки состояния цели (функциональных подсистем), созданные соответствующими подсистемами. Соответственно, если θ₁ = 0, то это есть деструктуризация системы, т. е. система структурно-неустойчива. Это еще не значит, что суммарная энергия системы E₁ = 0, однако скорость изменения Ė₁ < 0. Поэтому через некоторое время τ возникают невосполнимые потери Е₁, когда динамическая система находится в области Ω_кр.

В общем случае динамическая система, например эгосфера [24], характеризуется структурно-функциональными свойствами:

U₁ = (Σ,Φ,m),           (1.1)

где Σ – структура; Ф – функциональные свойства подсистемы и система в целом; т – масса вещества.

Динамическая система, приведенная в виде (1.1), это не функционирующая система. Она создана, готова к функционированию, но не функционирует. Примером такой системы может быть ракета без топлива, но с определенной массой m.

Как только система получила энергию E, она способна перемещаться в пространстве. При этом имеем

U₂ = (Σ,Φ,E,m)

– автомат без управления, без информации J.

Если динамическая система способна формировать управление для достижения цели и осуществлять компенсацию отклонений от цели, то

U = (Σ,Φ,E, J,m).           (1.2)

Дадим новое (обобщенное)

Определение 1. Всякую систему со структурой Σ, включающей подсистемы с функциональными свойствами Ф, имеющими необходимую энергию и информацию из области допустимых значений для реализации заданной цели, будем называть функционирующей динамической системой и обозначать U.

Определение 2. Ресурсный потенциал иерархии θ (и его отдельные компоненты) находится в области допустимых значений Ω_доп(θ), если иерархия как динамическая система способна реализовать глобальную цель.

Для того чтобы система функционировала, к (1.2) необходимо добавить

С учетом последнего требования мы утверждаем, что всякая динамическая система имеет область безопасных и опасных (критических) состояний, находясь в которых, она способна или неспособна соответственно реализовывать заданную цель.

Динамическая система находится в области критического состояния, если выполняется хотя бы одно из условий:

Всякая динамическая система подвержена внешним W и внутренним V факторам риска R, которые создают прежде всего антиэнергию E^–. Предполагается, что существует множество объектов вне структуры иерархии, формирующих (как правило, энергетические) возмущающие факторы или факторы риска для систем и объектов иерархии. Факторы риска R = (W,V), создавая антиэнергию Е^–, обусловливают при некотором их значении выход динамической системы в область опасных (критических) Ω_кр состояний по параметрам (E,J), когда (E,J) Ω_кр. При этом для такой динамической системы имеем

U₁ = (Σ,Ф,E,J,m,E^–(W,V)).

Если динамическая система покинула область допустимых состояний Ω_доп, то начиная с некоторого момента времени τ₁ пребывания U в Ω_кр, за счет E^– в динамической системе сначала изменяются функциональные свойства. При этом

U₂ = (Σ,Φ*,(E,J)*, m,E^–(W,V)),

где (E,J)* ≠ (E, J), Φ* ≠ Φ, т. е. текущие функциональные свойства не равны заданным или потребным для достижения заданной цели.

Начиная с некоторого времени τ₂ > τ₁ пребывания динамической системы в Ω_кр в динамической системе происходит деструктуризация, когда хотя бы одна из подсистем, формирующих структуру, перестает функционировать, и тогда имеет место

U₃ = (Σ*,Φ*,(E,J)*,m,E^–(W,V)),

где Σ* ≠ Σ.

Динамическая система U₃ принципиально отличается от исходной U. Это иная система, и если (E,J)* ≠ 0, то она продолжает функционировать, но пополняет множество тех объектов, которые формируют W. В случае если (E,J)* = 0, динамическая система прекращает свое функционирование, наступает ее энергетическая смерть. Такие системы, превращаясь в «мертвую» массу, пополняют потенциал массы других динамических систем.

Особое значение для динамической системы имеет состояние равновесия (стабильное). Это состояние означает отсутствие свободной энергии, если такое состояние не является ограничением на расход свободной энергии, обусловленным системой управления, согласно ее функциональным свойствам. По мере приближения U к области критических значений Ω_кр развитие системы затухает, процессы в системе стабилизируются, система в целом входит в режим установившегося или устойчивого равновесия. При этом всякая система и объект иерархии как системы со структурой имеют свой собственный аттрактор – состояние динамического равновесия.

При достижении равновесия в системе расходы вещества и энергии при балансе на входе и выходе достигают своего возможного максимума. Но для системы не главное – достичь границы области критических состояний и потреблять максимальное количество энергии из среды, а также создавать самой максимум E. Здесь главное – иметь запасы ресурсов, с помощью которых система способна противостоять воздействиям внешних W и внутренних V возмущающих факторов (факторам риска) и реализовать свое функциональное назначение.

Движение динамической системы происходит по следующим причинам:

1) меняется цель, а области Ω_доп и Ω_кр неизменны, т. е. система квазидетерминированная (индетерминированная), подвижная по координатам, если условия движения ее меняются, но так, что период смены условий оказывается достаточным для начала движения системы к этой новой цели;

2) энергетики в развитии системы могут быть случайными;

3) условия, определяющие траекторию движения к цели, могут жестко выдерживаться и не меняться, или наоборот;

4) при частой смене условий движения, превышающей длительность формирования движения системы к цели, возникает деструктуризация, а вместе с ней хаос в системе (теряется цель, система изменяет свои структурно-функциональные способности).

Достоверность знаний об объектах бытия: достоверные знания об объектах динамических систем бытия имеют место только в области их допустимых состояний. В момент выхода динамической системы из области Ω_доп нарушаются функциональные свойства ее подсистем – наступает хаос, целедостижение отсутствует – достоверность знаний об объекте уменьшается.

В качестве показателей развития, эволюции и инволюции динамической системы в первом приближении возможно применение величин Е, е_n, е_р – полной энергии системы, энергетических потоков на входе и на выходе соответственно (е_n – поступление, е_р – расход энергетических потоков) [13].

1. Если структурно-функциональные свойства неизменны, т. е. е_р = const, но на входе поток e_n таков, что е_п < e_p, то Ė(t) < 0 и имеет место критическая ситуация, т. е. система стремится по данному показателю в область Ω_кр.

2. Поток на входе е_п = const. Структурно-функциональные свойства (Σ,Φ) изменились так, что е_p(t) > e_п(t), и тогда E(t) < 0, т. е. имеет место критическая ситуация.

3. Одновременное уменьшение e_n и возрастание e_p обусловливают увеличение отрицательной производной Ė(t).

4. Процессы (1, 2, 3) обусловливают E(t) Ω_кр на отрезке τ, и если τ > τ_κр, то формируются новые функциональные свойства.

При этом происходит структурно-функциональная самоорганизация, переход к новой динамической системе.

Уточним роль и место подсистем (1)–(4) динамической системы, выполняющих соответственно: целеполагание, целедостижение, целереализацию, оценку состояния цели. Функциональные свойства динамической системы в целом имеют вид , где – энергетическо-информационный потенциал на выходе i-й подсистемы.

Пусть подсистема целеполагания (1) обладает энергетическо-информационным потенциалом θ₁, тогда на выходе подсистемы (1) получим:

где Ц₃ – заданная цель; θ₁ – ресурсный потенциал подсистемы;

W₁, V₁ – внешние и внутренние возмущающие факторы.

При этом для остальных подсистем запишем:

Если , следовательно и θ₃ = const. При этом цель остается неизменной: нет движения от низшего к высшему.

Выходной поток ресурсного потенциала е_p = f(Σ,Φ,Θ), где Σ, Φ – соответственно структура и функциональные свойства системы. Если θ₁ = 0, то θ₃ = θ₃₀, и тогда , т. е. подсистема (3) – это производитель ресурсного потенциала системы, а остальные – потребители. При этом имеем математическую модель динамической системы в виде следующей системы нелинейных дифференциальных уравнений [13, 15]:

Для динамических систем, включающих человека, который создает , решающим фактором безопасного состояния является нравственно-интеллектуальный потенциал θ_ни, который создает цель, корректирует ее во времени, обеспечивая эволюцию своего потенциала θ_i. Если θ_ни = 0, то единое целедостижение становится невозможным, ибо динамическая система переходит в состояние Homo habilis (животное состояние) и неспособна к совместным действиям.

Одна из особенностей биофизических систем – это способность к самоорганизации, т. е. самостоятельному образованию и развитию сложных упорядоченных структур из простых и простейших. С этой целью они используют потоки энергии, поступающие в каждую динамическую систему, организующие новую структуру: от внешнего источника и диссипируемого энергетическо-информационного потенциала. Благодаря этим потокам динамические системы становятся активными (образуется свободная энергия) и в результате приобретают способность к автономному образованию структур. Такие процессы свойственны всяким динамическим системам, в том числе физическим, химическим. При этом корпоративное поведение свойственно не только биосистемам, но и биофизическим и физическим.

Особенность биосистем, представляющих иерархию достаточно автономных систем, проявляется в подсистемах, отвечающих за контроль и управление. При этом исходящие от верхнего уровня сигналы управления не имеют характера жестких команд для нижнего уровня. От высших уровней иерархии поступают сигналы, которые предопределяют переходы подсистем от одного режима к другому. Все это позволяет сохранить регулярную динамику и, как правило, избежать хаотические режимы, которые свойственны сложным системам с жестким централизованным управлением. Последнее в социальных системах характерно для государственных систем, политическим укладом которых является, например, коммунизм. При этом иерархия, построенная на принципе жесткого неравенства, как показывает история человечества, мертва с самого начала. Только функциональная взаимосвязь, взаимозависимость – основа структурно-функциональной устойчивости. Так, в биосфере для живого вещества есть генетическая энергия E_гн, а интеллектуальный уровень сформирован на базе этой энергии.

Указанные энергии формируются посредством соответствующих программ П_i в биосфере, например у эгосферы [24] это программы:

П₁ – формирующая цель Ц_з;

П₂ – формирующая управление для реализации Ц_з;

П₃ – формирующая реализацию цели;

П₄ – обеспечивающая контроль состояния цели.

При этом количество энергии Е₁, Е₂, Е₄, реализующей работу соответствующих программ, достигает 20 % от общей энергии, создаваемой человеком. Возможно, эта величина должна быть во всех социальных системах.

Отметим особенности принятия решения в подсистемах (1, 2, 4) динамической системы. Принятие решения включает процесс восприятия информации и формирования действий. Восприятие информации и принятие решений в любых динамических системах включает ошибки, как правило, случайные. При этом из-за неоднозначности восприятия возникают ошибочные решения.

Принятие решения может быть определено как процесс выбора подходящей альтернативы из набора возможных альтернатив. Количественно пригодность альтернативы оценивается ее полезностью или ценностью, которая зависит от определенности или неопределенности (критической ситуации) исхода. Критерием выбора альтернативы в условиях определенности исходов может служить наиболее предпочтительный исход с наибольшей полезностью. В условиях неопределенности (когда возможен риск) выбор критерия полезности исхода проблематичен. При этом критерии выбора зависят от последствий реализации принимаемых решений.

Достижение цели динамической системы в условиях ее безопасного состояния включает ряд проблем и прежде всего проблему математического моделирования внутренних и выходных процессов динамической системы.