Текст книги "Введение в теорию риска (динамических систем)"

В.Б. Живетин
Введение в теорию риска (динамических систем)
Том 16

О серии «Риски и безопасность человеческой деятельности»

Исследования и анализ риска служат основой для принятия решений практически во всех сферах человеческой деятельности. В зарубежных развитых странах идет активный процесс организации научно-исследовательских институтов, факультетов в университетах, специализированных научных и учебных центров по анализу риска. Благодаря значительному прогрессу, достигнутому за последние десятилетия в области теории риска, это новое междисциплинарное научное направление практически выделилось в самостоятельную дисциплину. И это не дань моде, а естественный процесс, предопределенный современными условиями и тенденциями развития мирового сообщества.

Человечество прошло великий путь, достигло высоких результатов в своей деятельности и при этом пережило и продолжает переживать великое множество трагедий. Многие из них происходят из-за амбиций отдельных светских и религиозных деятелей и властителей и утопических теорий построения общества, начиная от первых цивилизаций, заканчивая эпохой Нового времени, когда на планете проявились мощные духовные утопии, обусловливая не менее мощные материальные потери. Сюда относятся как государственные системы, так и способы их обустройства, мораль и этика, знания, другие человеческие ценности, реализованные в процессе человеческой деятельности.

Противопоставляя друг другу религию, философию и науку, мы часто забываем их родство. Для того чтобы иметь полные знания, осмыслить проблему достоверности знаний, необходимо изучать их во взаимосвязи, взаимозависимости, когда ошибки одной подсистемы общей системы знаний преобразуются, видоизменяются другой. Уничтожение одной из подсистем создает условия для усиления ошибок другой. При этом возрастают потери не только отдельных подсистем, но и системы в целом.

Задача состоит в оценке имеющихся или вновь накопленных знаний, их достоверности, в разработке критериев, с помощью которых можно количественно оценить потери, сопутствующие применению полученных недостоверных знаний при создании материальной культуры. Ведущая роль при этом принадлежит духовной культуре, пониманию, осознанию себя.

В последнее время человек в научном познании, технике расширяет свои знания, а во внутреннем мире, духовной, моральной культуре – теряет, становится рабом своих неуемных желаний и жадности. В жизни отдельной личности и человечества в целом роль различных ошибок возрастает, и возрастают потери от этих ошибок, следовательно, роль риска в человеческой деятельности становится существенной.

Основы деятельности человека формируются его интеллектуальной системой, а реализуются во внешней и во внутренней средах. Во внутренней среде деятельность направлена на совершенствование своей интеллектуальной системы; во внешней среде – на совершенствование социальной системы, где реализуются процессы его жизнедеятельности.

Интеллектуальная система человека как источник планомерного формирования умственных действий и их микроструктурного анализа в процессе познавательной и исполнительной деятельности включает деятельностное опосредствование межличностных отношений.

Человеческой деятельности свойственна развитая форма предметности, проявляющаяся в социальной обусловленности деятельности человека, ее связи со значениями, фиксированными в закрепленных в орудиях и схемах действиях, понятиях языка, социальных ролях, ценностях, социальных нормах. Субъективность деятельности обусловлена прошлым опытом психического образа, потребностями, установками, эмоциями, целями, мотивами, определяющими направленность и избирательность деятельности.

Три уровня синтеза и анализа деятельности человека:

– генетический;

– структурно-функциональный;

– динамический.

Деятельность, с учетом сказанного, представляет собой динамическую систему, которая находится в постоянном изменении и обусловлена: активностью, обеспечивающей саморазвитие деятельности и возникновение ее новых форм; установкой, обусловливающей устойчивый характер целенаправленной деятельности в постоянно изменяющихся условиях среды.

Указанным свойствам человеческой деятельности как динамической системы посвящены работы:

– физиологии активности (Н.А. Бернштейн);

– функциональных систем (П.К. Анохин);

– системной организации высших корковых функций (А.Р. Лурия).

Возможны следующие варианты реализации деятельности в своих крайностях:

– деятельность по реализации, привнесенной извне программы (приказа), которую в Древней Греции называли «noietis»;

– деятельность субъекта, выступающего одновременно и субъектом целеполагания, и субъектом реализации данной цели (целедостижения, целереализации), которая в Греции называлась «chretis», а ее творческая разновидность – «praxis».

В современной философии деятельность разделяется по предметному критерию:

1) материальная деятельность, которая реализуется в процессе взаимодействия человека и природы в контексте производства;

2) социальная деятельность, реализующаяся в процессе влияния человека на социальные процессы и организацию общественной жизни;

3) духовная деятельность, реализуемая интеллектуальной системой человека при создании системы знаний для реализации процессов жизнедеятельности.

В современной социальной среде актуальна проблема синтеза структур, обусловленная объективными и субъективными аспектами социальной жизни, формируемой на макро– и микроуровнях во взаимодействии структуры и деятельности. Во всех случаях ученые стремились к решению проблемы структурно-функционального синтеза систем, реализованных в процессе человеческой деятельности. В качестве таких систем выступают: общество, социальная, эгосферная системы и т. д.

В монографии создаются структурно-функциональные основы моделирования человеческой деятельности в различных сферах жизнедеятельности. Это позволяет разделить исследование проблемы рисков и безопасности человеческой деятельности как динамической системы по сферам жизнедеятельности, взаимосвязанным на структурно-функциональной основе, включающей структурно-функциональный синтез и анализ.

В многотомной монографии представлены разработанные автором теоретические основы анализа, прогнозирования и управления рисками и безопасностью человеческой деятельности на уровне математического моделирования в следующих областях на уровне систем.

Эгосферные системы (четыре тома):

1. Человеческие риски.

2. Эгосферные риски.

3. Риски интеллектуальной деятельности.

4. Эгодиагностические риски.

Социальные системы (пять томов):

1. Социосферные риски.

2. Ноосферные риски систем власти.

3. Теосферные риски религиозных систем.

4. Биосферные риски.

5. Риски цивилизаций.

Экономические системы (пять томов):

1. Экономические риски и безопасность.

2. Введение в анализ риска.

3. Управление рисками рыночных систем.

4. Управление рисками банковских систем.

5. Управление рисками коммерческих банков.

Технико-экономические системы (пять томов):

1. Технические риски.

2. Риски и безопасность авиационных систем. Системный контроль безопасности авиации страны.

3. Риски и безопасность авиационных систем. Методы и средства обеспечения безопасности полета (основы анализа).

4. Риски и безопасность авиационных систем. Аэромеханический контроль критических состояний самолета и вертолета (основы анализа).

5. Риски и безопасность авиационных систем. Аэромеханический контроль критических состояний лопасти вертолета (основы анализа).

Системы научных знаний (три тома):

1. Научные риски.

2. Введение в теорию риска и безопасности.

3. Математические знания: системы, структуры, риски.

Этико-правовые риски (четыре тома):

1. Этико-правовые риски демократий.

2. Этико-правовые риски человеческой деятельности.

3. Этико-правовые риски россиян.

4. Управление этико-правовыми рисками.

Представленную монографию следует рассматривать как нуждающуюся в дальнейшем осмыслении и углублении. Особая роль, по мнению автора, принадлежит духовной сфере, духовным рискам, управление которыми возможно путем единения духовного, которое позволяет реализовать устойчивое развитие ноосферы человечества.

Сегодня мы можем констатировать, что создано новое научное направление: «Системная рискология», изложенная в 21 томе монографий, включающая:

– системную математику;

– системную экономику;

– системную медицину;

– системную авиацию.

Методом структурно-функционального синтеза доказано существование единой универсальной структуры систем, в том числе созданных в процессе человеческой деятельности. Это позволяет создать единый метод анализа риска и безопасности динамических систем как информационно-энергетических, так и интеллектуально-энергетических. Все это обуславливает большую значимость системного подхода при решении научных и прикладных проблем человеческой жизнедеятельности.

На этой основе представляется возможность организации новых специализаций по проблемам управления рисками в рамках первого, основного, диплома, а также второго диплома.

Приобрести книги серии «Риски и безопасность человеческой деятельности», а также получить более подробную информацию о каждой из них вы можете на официальном сайте Института проблем риска http://www.institutpr.com.

Введение

Получив кару от Бога,

Спроси: Зачем?

Осмыслив, реализуй это.

Враг твой не тот,

Кто отнимает деньги, власть,

А творит твои бесцельные

Годы жизни.

Бытие – это движение

Движение – это риск.

Проблема качественного описания решения уравнений, моделирующих данную динамическую систему, непосредственно связана с заданием области допустимых и критических состояний. Основы современного подхода к изучению качественных изменений в поведении решений обыкновенных дифференциальных уравнений заложил А. Пуанкаре более 100 лет назад. Он впервые ввел такие понятия, как структурная устойчивость, динамическая устойчивость и критические множества. Особое внимание А. Пуанкаре уделял исследованию качественного изменения системы при изменении ее функциональных свойств. Этому направлению следовал А. Ляпунов при изучении критических решений уравнений, разрабатывая теорию бифуркации. Впоследствии только в 30-х годах XX века советские математики А. Андронов и Л. Понтрягин, разрабатывая концепции структурной устойчивости, вновь обратились к идеям Пуанкаре.

Сегодня необходимы теории, направленные на изучение таких динамических систем, как биосфера [18], социосфера, эгосфера. Можно ли считать исчерпанными все проблемы космоса, геосферы? Все зависит от цели исследования. Если рассматривать роль и место потерь от систем в жизни человека, то сегодня это важная сфера человеческой деятельности.

В процессе развития теоретических основ синтеза и анализа динамической системы человек прошел несколько этапов:

1-й этап имел место вчера, когда рассматривались чисто механические системы (физические);

2-й этап имеет место сегодня, когда динамические системы рассматриваются в присутствии человека;

3-й этап – когда динамическая система рассматривается на структурно-функциональном уровне с учетом структурно-функциональных свойств человека.

Теория риска посвящена разработке методов расчета опасных состояний, свойственных функционирующим динамическим системам, подверженным внешним и внутренним возмущающим факторам риска.

Теория риска включает:

– теорию построения области безопасных и опасных состояний динамических систем;

– теорию вероятностного анализа опасных и безопасных состояний динамических систем.

Безопасное состояние динамической системы может быть реализовано, когда:

– известна область ее допустимых (безопасных) состояний;

– определена посредством системы контроля близость к границе допустимых состояний;

– система имеет средства управления, позволяющие ей не покидать область допустимых состояний.

Любая динамическая система для обеспечения своего функционирования включает в своей структуре:

– систему управления эффективностью;

– систему управления рисками.

Качественная теория динамических систем в области риска включает фрагменты качественной теории динамической системы на структурном уровне.

Существуют два уровня принципиальной организации: структурный и функциональный, и два уровня, подхода к описанию законов – макроскопический и микроскопический. Первый подход связан с обратимыми динамическими законами; второй – с необратимостью, выражаемой статистическими законами. Сегодня мы познаем мир, строим модели от материального к духовному, от элементарного к сложному, от состояния к структуре системы или объекта, реализующего это состояние, т. е., познавая фундамент, мы хотим познать структурно-функциональные основы всего здания бытия или его отдельных объектов и систем. При этом необходимо единение двух путей – от общего к частному, от частного к общему – в некоторой точке между ними мы постигнем истину.

Биосистемы биосферы, социальные системы биосоциальной среды являются открытыми системами, неравновесными (статистически), управляемыми законами, согласно которым реализуются нелинейные процессы как на выходе, так и внутри динамической системы. Нелинейности, обусловленные структурно-функциональной динамикой, создают способность к самоорганизации, в том числе благодаря способности резонансной реакции на внешние воздействия. Нелинейные эффекты лишают возможности прогноза состояния динамической системы в обе стороны («–» и «+») до того и после того соответственно.

Для формирования управления рисками динамических систем на иерархическом уровне развивается структурно-функциональное моделирование.

Рассматривается структурно-функциональное единство объектов и систем бытия, когда для различных динамических систем функциональные назначения подсистем структуры едины и включают: целеполагание, целедостижение, целереализацию, оценку или контроль целереализации.

Теоретические основы структурно-функционального моделирования систем включают два уровня:

– качественный: структурно-функциональный синтез, реализуемый гуманитариями от теоретиков до практиков;

– количественный: структурно-функциональный анализ, реализуемый естественниками от прикладников (практиков) до теоретиков-математиков.

Основное внимание в монографии уделено динамическим системам, созданным в процессе человеческой деятельности, и, прежде всего, социально-экономической системе, а также системам, с которыми связана человеческая деятельность (биосфера, этносфера, теосфера).

К классу динамических систем относится человек (эгосфера). Здесь прослеживается эволюция структурно-функциональных свойств всех ее четырех подсистем.

На каждом этапе эгосфера представляла собой самоорганизующуюся систему, хотя в ней были все подсистемы, но их функциональные свойства резко отличались от современных. Они отличались по уровням процессов, реализуемых подсистемами целеполагания, целедостижения, целесозидания и контроля. На первом уровне человек довольствовался дарами природы. На втором он развел костер, начал добывать впрок пищу, уничтожая живое. Обеспечивая самосохранение человека, созрела душа (гиппокамп), развитие которой обусловили природные условия. Здесь мы имеем уровень Homo.

На третьем уровне происходит созревание духа или ноосферы, появляются учения Божественной мудрости, человек строит цель и смысл жизни, поклоняясь Богу. Здесь созрел Homo sapiens.

Последний этап развития реализовался совсем недавно, когда соединились теория от ноосферы и практика, созданная трудом тела, то есть когда в работу включился аналитический ум. В итоге сегодня мы имеем Homo sapiens faber.

Каждому этапу соответствуют свои уровни интеллектуально-энергетического потенциала. При этом человек, имея структуру, развивает подсистемы (нужные ему), энергетически наполняя их информацией в виде знаний о процессах, обеспечивающих достижение цели и смысла жизни.

Эволюцию динамических систем, реализуемую в процессе человеческой деятельности, можно обнаружить в социально-экономических системах. Так, международная экономическая система, структура, содержащая подсистемы с соответствующими функциональными свойствами, представляет динамическую систему. Структурно-функциональные свойства этой системы эволюционируют на основе международного разделения труда: интеллектуального, технологического, технического. Глобализация международного хозяйства происходит на основе структурно-функционального принципа реализации, объединяя ресурсы структурного разделения и интеллектуальные возможности.

В итоге сегодня созданы международные банковские и рыночные системы, которые управляют ценообразованием на рынках: финансовом, трудовом, товаров и услуг, природных богатств.

В работе созданы основы синтеза и анализа структур, на базе которых созданы и создаются динамические системы, их взаимосвязь и различие, обеспечивающие безопасные состояния их в процессе функционирования.

Необходимое условие безопасности функционирования реализуется путем структурно-функционального синтеза системы управления рисками и безопасностью. Достаточное условие безопасности реализуется путем структурно-функционального анализа.

Несмотря на большой объем выполненных автором работ и использованных в данной работе, считаю, что здесь представлены истоки проблемы под общим названием «Риски и безопасность человеческой деятельности». Познать, разработать сущностные свойства этой проблемы предоставляется честь другим теоретикам.

Я хочу выразить себя, свой дух, духовную жизнь, чтобы человек прочитал, задумался и пошел дальше. Другой хочет выразить свои идеи в виде фундаментального труда: чтобы человек прочитал, все понял и руководствовался, ибо продолжать нечего – все сделано!

Книга написана для тех, кого интересуют проблемы риска человеческой деятельности.

Большой вклад на этапе реализации труда и представления его в виде монографии внесла Е.Б. Савва.

Глава I. Инамические системы. Основополагающие принципы структур. Вероятности рисков и безопасности

Риск свойственен

Только динамическим системам

Бытия человека.

От вершины бытия вниз идет

Гуманитарий, от истоков

Вверх идет

Естественник.

Теория риска как математическая система знаний посвящена динамическим системам бытия человека как созданным, а также создаваемым им в процессе своей деятельности, а также тем, которые созданы биосферой. Бытие представляет собой иерархию динамических систем, взаимосвязанных единой целью своего функционирования. Безопасность иерархической системы гарантирована, когда все системы участвуют, согласно своим функциональным возможностям, в создании единой цели. Иные динамические системы самоуничтожаются.

В работе сформулированы основополагающие принципы: триединства мира; минимального риска; принцип функциональной подчиненности; единства целенаправленного движения, когда возможно саморазвитие иерархии; синтеза структур динамических систем, существующих и вновь создаваемых, – которые позволяют обеспечить эволюцию, предотвращая инволюцию, иерархии динамических систем бытия.

1.1. Риски и безопасность. Вводные понятия, определения

Риски и безопасность будем характеризовать целью динамической системы: ее достижение или недостижение. В дальнейшем кроме цели будем вводить параметры и процессы, необходимые для достижения сформулированной цели, которые можно измерять, управляя которыми, можно достигать потребного или расчетного значения цели. Назовем их индикаторами состояния динамической системы.

Определение 1. Безопасность системы – это состояние структуры и функциональных свойств ее подсистем, при которых система достигает поставленную цель.

Определение 2. Состояние системы и ее подсистем называется опасным, если система не способна выполнять свое целевое назначение.

Определение 3. Опасными значениями параметров состояния системы называются те, при которых не достигается цель функционирования.

Определение 4. Совокупность опасных значений индикаторов называется областью опасных, или критических (Ω_кр), состояний системы.

Определение 5. Выход индикаторов состояния системы в область опасных значений обусловливает ее риск.

Теория риска и безопасности включает два взаимосвязанных основополагающих раздела:

1) детерминированную теорию риска динамических систем, где вводятся первичные критерии (показатели) риска в виде областей допустимых и критических состояний динамических систем [21];

2) вероятностную математическую теорию риска, где вводятся вторичные критерии риска в виде вероятностей выхода параметров динамической системы из области допустимых состояний в критическую.

Детерминированная теория риска разрабатывает методы и средства построения множества допустимых и критических состояний динамических систем в условиях отсутствия внешних и внутренних случайных возмущающих факторов. Вероятностная теория риска разрабатывает методы и средства построения множества допустимых и критических состояний динамических систем в вероятностном пространстве, на которые воздействуют внутренние и внешние случайные факторы риска.

В детерминированной теории риска разрабатываются системы критериев, в том числе для расчета области допустимых состояний Ω_доп, в которых гарантируется как структурная, так и функциональная устойчивость, необходимые для реализации целевых функций динамических систем [6].

Синтезированная на структурно-функциональном уровне динамическая система знаний теории оценки риска и безопасности приведена на рис. 1.1, где Ц_з, Ц_ф – цель заданная и фактическая, реализованная посредством созданной динамической системы.

Рис. 1.1

Таким образом, в системе знаний можно выделить четыре подсистемы.

Подсистема 1 (что делать): найти область Ω_доп и находиться в ней.

Подсистема 2 (как делать): оценить количественно в детерминированном и вероятностном пространствах показатели выхода из области допустимых состояний системы.

Подсистема 3 (делать): создает методы реализации нормативных показателей риска.

Подсистема 4 осуществляет контроль реализованной, или фактической, цели Ц_ф, сравнивает с заданной величиной цели Ц_з и производит оценку риска с помощью вероятностной меры, характеризующей количественно возможность возникновения критического состояния рассматриваемой динамической системы.

Вероятностная теория риска посвящена проблеме построения вторичных показателей риска, посредством которых строится область допустимых состояний динамической системы, индуцируемых системой контроля, с заданными точностными характеристиками (вероятностными) функционирования систем контроля, управления, в том числе подсистем целеполагания, целедостижения, целереализации, а также с учетом возмущающих факторов.

Анализ, прогнозирование и управление рисками направлены на обеспечение нормативных величин вероятностных показателей риска и предотвращения выхода динамических систем в область опасных состояний, где они не в состоянии выполнять цель. Применяются теории, изложенные в различных источниках научных знаний (рис. 1.2).

На рис. 1.2 приведена структура научных средств для формирования и реализации методологии анализа риска, включающей:

1) нормирование риска;

2) идентификацию риска;

3) оценку риска (количественных величин);

4) прогноз риска;

5) восприятие риска со стороны динамической системы.

Рис. 1.2

При этом задача первого блока – идентификация опасностей, оценка воздействия и его последствий, задача второго блока – формирование характеристик риска и сравнение его с другими рисками с целью определения степени приемлемости и выработки приоритетов управления; задача третьего блока – разработка планов действия по снижению и контролю за риском, оценка их эффективности и выработка рекомендаций для принятия решений по снижению и контролю за риском. В последнее время широко развиваются исследования по восприятию риска и анализа взаимодействия различных социальных и политических систем (риск-коммуникация). Эти исследования, являясь частью процедур управления риском, тем не менее, выделяются в самостоятельные направления в рамках методологии анализа риска (рис. 1.3).

Рис. 1.3

На рис. 1.4 показано методологическое разбиение на этапы различных процедур синтеза, анализа и управления риском.

На рис. 1.5 приведен методологический аппарат, используемый при анализе риска в различных областях человеческой деятельности, включающий в себя концепции, методы, методики.

Рис. 1.4

Рис. 1.5. Методологический аппарат анализа риска

На рис. 1.6 приведены науки, реализующие посредством своей системы знаний оценки областей опасных состояний динамических систем.

Согласно сказанному, теория рисков и безопасности направлена на решение следующих проблем.

1. Установить посредством структурно-функционального синтеза возможности динамической системы реализовывать заданное целевое назначение.

2. Построить области опасных и безопасных значений функциональных свойств подсистем структуры из условий идентифицируемости, структурно-функциональной устойчивости и управляемости, наблюдаемости, обеспечивающих достижение нормативной величины заданной цели.

3. Построить модели, позволяющие осуществлять анализ влияния на эффективность и безопасность внутренних и внешних факторов риска.

4. Разработать теоретические основы синтеза и анализа систем управления рисками и безопасностью, включая обоснование: требований к подсистемам контроля и управления; требований к необходимому интеллектуально-нравственному потенциалу, созданному в подсистемах синтезированной структуры; возможность реализации законов управления показателями риска и безопасности.

5. Создать математические модели расчета вероятностных показателей риска и безопасности динамических систем, обусловленных воздействием факторов риска, созданных как внешней, так и внутренней средой.

6. Создать математические модели и необходимые компьютерные программы для прогнозирования показателей риска и безопасности динамических систем.

Теория риска направлена на решение следующих прикладных задач.

1. Задана динамическая система, созданная в процессе человеческой деятельности и эволюционирующая во времени и пространстве. Требуется создать методы и средства расчета численных показателей риска и безопасности функционирования этой системы.

Рис. 1.6

2. Заданы нормативные (допустимые) численные значения показателей риска и безопасности. Требуется разработать математическую модель динамической системы, реализующей заданную целевую функцию.

3. Задана цель, например, для социального объекта. Требуется синтезировать такую структуру, которая обеспечивает достижение минимального риска при максимальной безопасности в процессе реализации заданной цели.

Система управления рисками и безопасностью иерархии динамических систем, а также отдельной динамической системы включает, согласно принципу минимального риска [27], следующие подсистемы управления:

– стратегическим риском;

– тактическим риском;

– оперативным риском;

– оценкой и анализом риска.

Для реализации процессов построения системы управления рисками и безопасностью динамических систем необходимо создать теоретические основы синтеза и анализа как отдельных подсистем структуры, так и системы в целом.

Пусть система создана и функционирует. Теория риска и безопасности для этого исходного условия включает:

– структурно-функциональный синтез созданной динамической системы, реализующей заданную цель на макро– и микроуровнях;

– структурно-функциональный анализ синтезированной системы, эффективности ее функционирования, включающий математическое моделирование процесса целереализации;

– анализ достигнутой цели и корректировку структурно-функциональных свойств динамической системы, обеспечивающей целереализацию.

Сформулируем в качестве исходного положения необходимые и достаточные условия безопасного функционирования динамической системы.

Необходимое условие безопасности: структура системы создана согласно принципу минимального риска, включает подсистемы: целеполагания, целедостижения, целереализации, контроля над достигнутой целью. Достаточное условие безопасности: наличие систем управления эффективности и безопасности, реализующих процессы функционирования, направленные на интеллектуально-энергетическое развитие.

Необходимое условие безопасности функционирования реализуется путем структурно-функционального синтеза системы управления рисками и безопасностью. Достаточное условие безопасности реализуется путем структурно-функционального анализа.