IVый этап: саморазвитие системы

А. на уровне системы:

- вычерпывание собственных ресурсов: система в общем, виде остается без изменения, используются ее ресурсы на уровне системы, она постепенно обрастает буферными подсистемами, выполняющими требуемые функции, с последующей идеализацией и сворачиванием системы в идеальную подсистему или идеальное вещество; Например, развитие винтовки, суднаи и т.п.

- по линии моно-система à би-система à поли-система à сложная система, à сворачивающаяся система: повышение ГПФ достигается за счет увеличения системного эффекта, без изменения принципа действия системы;

- по линии объединения с альтернативными системами с измененными характеристиками, увеличивающими степень неоднородности синтезированной системы с последующей идеализацией и сворачиванием системы в идеальное вещество;

В. на уровне надсистемы:

- исчерпав возможности развития на уровне системы, ее развитие (системы) продолжается на уровне надсистемы, куда она входит в качестве одной из подсистем со своей Основной Функцией Цели.

С. на уровне вещества:

- вычерпывание собственных ресурсов: вещество в общем виде остается без изменения, но постепенно «обрастая» дополнительными веществами, выполняющими требуемые функции, превращается в вещество-композит;

- по пинии использования свойств веществ, выполняющих функцию системы моно-вещество à би-вещество à поли-вещество à сложное-вещество à «сворачивающееся» в идеальное веществоà….

- по линии вычерпывания ресурсов развития на уровне подсистем вещества за счет использования свойств его внутренней организации.

Для достижения ОФЦ используется весь арсенал альтернативных признаков. Причем, исчерпав ресурсы развития на одном уровне, переходят к использованию их на другом уровне, вплоть до вычерпывания самого принципа, на котором основано функционирование системы, и смены принципа. Причем предпочтительным является тот путь, который обеспечивает выполнение принципа наименьшего действия. Это дает возможность получить максимальное значение ОФЦ, т.к. максимально используются те элементы и потоки Энергии, Вещества и Информации, которые имеются в системе.

Исчерпав ресурсы развития на данном уровне, система переходит или ее переводят на новый, обеспечивающий реализацию наиболее рационального пути развития.

Как было уже отмечено – наиболее длительным этапом развития систем является этап адаптации систем к окружающей или внутренней среде. Рассмотри этот этап и его особенности на примере развития научных представлений о природном объекте и искусственном объекте.

Пример 3.

1. Под действием известных[12] внешних факторов и при определённых условиях в первичном океане появляются молекулы РНК вируса, «питающиеся» теми молекулами, которые случайно попадут внутрь их спирали. Т.о. в силу своих особенностей молекулы РНК ещё пассивно адаптируются к внешним условиям, от которых они целиком и полностью зависят.

2. Захватывая белковые молекулы, молекулы РНК создают защитную оболочку — клеточную мембрану для себя, образуя вирус, у которого появляется возможность самому синтезировать органические вещества из прошедших через мембрану, т.е. он уже имеет возможность активно адаптироваться к внешним условиям.

3. Синтез молекулы ДНК из двух молекул РНК, а затем появление трехслойной оболочки (внешних белковых и внутренней жировой) дало возможность одноклеточному организму адаптироваться к различным внешним условиям, что положило начало формированию первичной экологической системы и возможности воздействовать на неё. Такую адаптацию условно назовём агрессивной.

С каждым этапом развития степень независимости от внешнего мира и степень самоуправляемости живой системы, её воздействия на него возрастает. При этом увеличивается не только количество, но и качество связей с внешним миром (появление второго и других материальных тел, вплоть до возможности воздействия и управления внешним миром).

Применение основополагающего принципа неоднородности пространства и взаимодействия пространства с материей, имеющей определённые свойства и качества, позволяет впервые с единых позиций создать цельное представление об эволюции мира от первичных материй и пространства до сложноорганизованной живой разумной материи.

Н.В. Левашовым в ряде его трудов доказано, что мир развивается по единым для микро-, мезо- и макромира законам, следовательно, это должно относиться и к законам развития того, что человек, как разумное существо, способен сотворить искусственно.

Попробуем провести параллели между двумя мирами.

В процессе изучения природного мира, человек, используя полученные знания, создал искусственный мир — мир технических систем (ТС), роль которого — усилить возможности человека, т.е. стать своего рода «костылями» до того времени, пока он не научится обходиться без них. Но при исследовании природного и искусственного мира человек использует одни и те же подходы, т.е. одну и ту же методологию. Его познание проходит через решение творческих задач, технология которых включает две фазы: создание моделей исследуемых или синтезируемых (усовершенствуемых) систем и их «внедрение». Отличие возникает лишь на стадии «внедрения» результатов исследования: в науке — проверка соответствия придуманных моделей природных систем реальным системам, в технике — их воплощение в «металл».

Например, Н. Тесла, как он пишет в своём дневнике, сразу видел создаваемую систему в готовом виде, а не шёл к ней методом приближений, как это делает подавляющее большинство людей, не обладающих экстрасенсорными способностями.

Кроме того, процесс познания можно также разделить на две фазы. На первой человек пытается найти какие-то устойчивые соотношения между исследуемыми взаимодействующими объектами, выражающимися в виде известных законов. Например, закон Архимеда: на любое тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила, равная весу вытесненной жидкости. Этих знаний достаточно, чтобы объяснить и предсказать, что произойдёт с телом, погружённым в жидкость и имеющим любой удельный вес, а также создать огромное количество искусственных (технических) систем, усиливающих возможности человека. Однако этот закон нарушается, если в качестве жидкости взять вязкую жидкость (нефть, мёд и др.). В целом этих знаний будет недостаточно, чтобы понять само явление в целом. Понимание приходит на второй фазе, когда познание проникает внутрь механизмов самой материи. Следовательно, многие законы природы или техники, таковыми не являются, а отражают только первую фазу познания, т.е. того, что пока «лежит на поверхности».

Приведённые выше рациональные пути развития ТС ещё раз подтверждают, что принцип неоднородности является универсальным принципом эволюции природных и искусственных систем.

Как уже отмечалось выше, адаптация живой материи к окружающей её среде происходит поэтапно, следовательно, развитие искусственных систем также должно происходить по тем же общим законам.

Если естественный отбор в природе – это адаптация к условиям экологической ниши, то в технике аналогично: каждое новое изобретение есть адаптация технической системы (ТС) к условиям, в которых должна будет функционировать система, т.е. к той нише, для которой она создана.

Адаптация в технике — приспособление системы к меняющейся взаимодействующей с ней окружающей среде, т.е. активное взаимодействие с окружающей средой посредством механизма динамизации или антидинамизации. Потребность выполнять данную (главную полезную) функцию (для которой создана данная ТС) заставляет изобретателей адаптировать её к новым условиям функционирования, т.е. к новой нише, а это даёт многообразие данного вида ТС. КПД ТС является одним из определяющих факторов в конкурентной борьбе ТС. Возможность повышение эффективности и КПД системы создаёт условия для активного заселения данной ниши и распространения физического принципа системы на другие ниши. Изменение условий функционирования (чаще определяемых челове-ком) требует адаптации ТС к этим условиям, что приводит к их «мутации», если по аналогии использовать биологический термин.

Этап адаптации является наиболее длительным периодом развития системы после её синтеза. При этом ТС, как более примитивная (по сравнению с биосистемой) и имеющая более низкий уровень организации, адаптируется постепенно, проходя условно три этапа: пассивную, активную и агрессивную адаптации:

— пассивная адаптация (когда организация ТСпринимает организацию окружающей среды или компенсирует внешнее воздействие за счёт уравновешивания внешнего воздействия внутренним сопротивлением). Примеры: строительная конструкция — чем прочнее фундамент, тем устойчивее здание; лодка без вёсел и т.п.

— активная адаптация. У системы появляется защитный слой и возможность управлять внешними потоками энергии, вещества или информации из внешней среды и частично использовать их для собственных нужд системы (когда организация системы соответствует или несколько превышает организацию окружающей среды, тогда система использует даровую энергию окружающей среды для выполнения своей главной полезной функции и сопротивления воздействия внешней среды, без её разрушения). Пример: подводная лодка, тепловой насос, термочувствительный элемент из материала с памятью формы (NiTi) в термореле и т.п.

— агрессивная или управляемая адаптация (когда организация системы намного выше организации окружающей среды, что позволяет ТС «паразитировать» — использовать ресурсы внешней среды и управлять последней, вплоть до её разрушения). Примером может служить практически вся обрабатывающая, добывающая и транспортная техника, гидроэлектростанции и т.п. Этот вид адаптации в настоящее время является преобладающим во взаимодействии техносферы с биосферой.

Опять мы видим, что и биосистемы, и технические системы адаптируется к своим «экологическим нишам» по одним и тем же законам.

Таким образом, если вести речь о развитии наших представлений о мире, то история науки показывает, что они развиваются всегда по одному и тому же алгоритму: вначале мир воспринимается однородным, жёстким, затем появляются представления, что он состоит из однородных частей, которые могу соединяться друг с другом жёсткими, затем подвижными, гибкими, изменяющимися во времени и т.д. связями. Далее выясняется, что соединяемые части несколько отличны друг от друга (неоднородны), и это приводит к новому качеству. Следующий шаг: система настолько «неоднородна», что она переходит в свою противоположность — в антисистему, т.е. представления развиваются по цепочке: однородная сис­тема —>; однородная система из элементов со сдвинутыми характеристиками —>; неоднородная система —>; антисистема —>;... Какие-то этапы могут «забегать» вперёд, не меняя картины в целом, но сама последовательность этапов в итоге остаётся неизменной. Безусловно, что это вызвано существующей технологией добывания знаний, основанной на методе проб и ошибок. Других

технологий, основанных на объективных закономерностях развития систем, официальная наука, к сожалению, не признаёт.

Существующая дифференциация наук привела её не только к сверхузкой специализации, когда специалисты из смежных областей не понимают друг друга, но и к такому состоянию, когда учёный, описывая какое-либо явление, пытается видеть только часть его, выдавая её, путём дополнительных «научных» подпорок», за цельную истину. Это как в старой притче о трёх слепцах-мудрецах – прототипах «узких специалистов». По этому пути и пошла европейская научная мысль, тогда как у нас до петровских реформ ПРЕОБЛАДАЛ системный взгляд на исследуемое явление, называемый русским космизмом.

В исследовании, например. Н.В.Левашова, с позиций русского космизма рассмотрена история России и мiра на Мидгард-Земле, в нём учтены все факторы, которые влияют на конечный результат: развитие и становление социума, личности, как социального, так и биологического субъекта; экосистем: глобальной и локальной; развитие космоса на разных уровнях и его влияние на развитие планетарной жизни, летопись и изТОРЫя и т.п. Материал изложен в виде стройной логически связанной системы, где любое следствие строго объясняется конкретными причинами, вызвавшими его. Здесь отражены механизмы адаптации социума к конкретным экологическим условиям.

Далее, говоря о жизни на Земле, автор раскрывает механизмы ее адаптации к условиям конкретной экологической ниши. Надо отметить, что эти механизмы универсальны и отражают адаптацию к окружающей среде не только самой жизни - биосистем, но и искусственно созданной этими биосистемами техносферы, состоящей из искусственных систем - технических систем, достаточно примитивных.

При формировании концепции истории развития науки или техники можно дополнительно пользоваться системным оператором [13], который позволяет развернуть исследуемые объект, как минимум, на трех уровня: системы, надсистема, в которую входит система и подсистем, из которых состоит система, а также инвертировать всю картину (см. рис. 8). Данную схему еще называют схемой многоэкранного мышления. Она позволяет видеть проблему сразу на 18 экранах. Любая система имеет прошлое, настоящее и будущее. При этом все составляющие системы связаны между собой. Именно по этому пути идут методологически грамотные исследователи.

Рис. 8. Схема многоэкранного мышления

Рассмотрим на конкретном примере, концепцию развития, например, из области обрабатывающей техники. Из известных 23 артефактов необходимо построить единственную и цельную концепцию развития данной техники, объясняющую логику развития в том или ином направлении. Здесь может быть большое количество различных вариантов. Однако единственно-правильным будет тот, который будет построен с учетом законов развития технических систем, не смотря на то, что какие-то артефакты исторически могли появиться чуть раньше, чем те, которые должны были логически появиться еще раньше последних.

Следует отметить, что артефакты созданы не одним человеком, а множеством людей, живших в разные эпохи.

Законы развития техники отражают наиболее общие внутренне необходимые связи, присущие развитию любых технических систем. Чтобы выявить эти законы, потребовалось исследовать огромный массив патентного фонда и историко-логических данных. Изучаемые объекты анализировались как в диалектико-логическом, так и в историческом планах.

Рис. 9. Артефакты, связанные с развитием обрабатывающей техники из различных

исторических эпох

Рис. 10. Развитие обрабатывающей техники от камня до станка

Выявление законов - сложный и порой длительный процесс. Приходится выстраивать множество “цепочек” развития исследуемых систем, учитывая влияния на них ряда факторов. К примеру, история создания велосипеда. На основании имеющихся исторических данных можно построить следующую цепочку.

30 октября 1752 года Леонтий Шамшуренков, простой крестьянин, в возрасте 65 лет закончил работу над “самобеглой коляской”. Это была коляска, к колёсам которой вели педальный привод и зубчатые передачи; т.е. те элементы, которые потом были вновь изобретены для двухколёсного велосипеда. Изобретение Шамшуренкова долго было забавой царского двора, потом его забросили и забыли.

Первый велосипед с педалями и рулем был построен в России крепостным кузнецом Артамоновым. За него Артомонова освободили от крепостной зависимости… Важны и такие сведения, т.к. они, например, подтверждают, что изобретение было обнародовано. Именно на нем первый велосипедист прикатил из Верхотурья на Урале в Москву. Толпа людей, собравшихся на Ходынском поле, с изумлением наблюдала за удивительной двухколесной тележкой Артамонова. Тот, далекий теперь уже, день - 15 сентября 1801 года и считается “днем рождения” велосипеда. Но судьба тележки Артамонова оказалась печальной: она была присоединена к царской коллекции редкостных вещей и вскоре забыта. Второе рождение велосипеда состоялось в 1808 году в Париже, где появился двухколесный самокат без рулевого управления. Седок передвигался, по очереди отталкиваясь ногами от земли. Несмотря на свое несовершенство, это транспортное средство развивало довольно большую скорость, за что и получило свое название: “велосипед”, в переводе с латинского - “быстрые ноги”.

Подобное изобретение-самокатку – сделал в 1784 году замечательный русский механик И.П.Кулибин.

Эти изобретения были как бы предверием появления велосипеда, собственно, они отразили возникшую потребность в создании индивидуального транспортного средства.

1817 год. Карл Фридрих барон фон Драйс, баварский лесничий, усовершенствовал машину Де Сиврака - он изобрел переднее поворотное колесо, благодаря которому можно было изменять направление движения на ходу. Свое транспортное средство, позже названное “Дрезиной” он запатентовал, начав этим самым документированную историю совершенствования конструкции велосипеда.

1839 год. Шотландец Киркпатрик Мак-Миллан применил к двухколесной машине педальный привод, правда, педали совершали не круговое, а возвратно-поступательное движение.

1853 год. Французский каретный мастер Пьер Мишо запатентовал педальный привод на переднее колесо велосипеда. Шатуны закреплялись на колесной оси. Так же на велосипедах Мишо впервые были применены: подпружиненное седло и тормоз, воздействующий на обод заднего колеса. Практически одновременно с Мишо подобную машину изобрел механик Пьер Лалльман. Немецкий механик Ф.Фриш приделал, наконец, к ведущему колесу шатуны и педали, а колёса всё ещё оставались деревянными, отчего назывался тогда велосипед “костотрясом”. Так была заново возрождена схема Артамонова. Англичанин В. Томсон придумал, а шотландец Данлоп приспособил для велосипеда пневматические шины. Наш соотечественник Г. Иванов усовершенствовал их, предложив раздельные камеру и покрышку.

1868 год. Парижская фирма “Мейер и Ко” начала выпуск велосипедов с цепным приводом на заднее колесо.

1870-1885 годы. Время “пауков”, т. е. высоких велосипедов с разновеликими колесами. Также они назывались “Hige bicycle” и “Penny-farting”. Желание изобретателей увеличить расстояние, пройденное велосипедом за один оборот колеса, приводило к увеличению диаметра ведущего колеса. Ограничивать этот рост могла только длина ног ездока. Прогресс “пауков” шел по пути уменьшения веса и увеличения надежности узлов машин.

1884 год. Фирма “Хиллман, Херберт и Купер” начала производство велосипеда “Кенгуру”, имевшего двойной цепной привод от осей шатунов к переднему колесу. С этих машин начался возврат к велосипедам с равновеликими колесами.

1888 год. Ветеринар из Шотландии Джон Бойд Данлоп изобрел пневматическую шину и воздушный ниппель. Это нововведение открыло широкие возможности для использования велосипеда вне хороших дорог.

В те же годы англичанин Коупер, для уменьшения веса колеса и снижения трения колёс об ось ввёл ступицу и соединил её лёгким металлическими спицами с ободом, а саму ступицу посадил на только что изобретённые шарикоподшипники… Велосипед начал принимать привычный

1890 год. Практически одновременно несколько фирм начали производство веломашин с рамами замкнутой (”диамант”) формы. С этого момента современный облик велосипеда практически сформировался и дальнейший прогресс лишь усовершенствовал отдельные узлы и агрегаты.

В настоящее время только патентов на изобретения и усовершенствования велосипеда н6асчитывается около 100 тысяч.

Конечно, охватить такой огромный массив информации сложно. Да и в этом нет особой необходимости. Охват зависит от задачи исследования. Здесь также следует помнить, что любые законы развития техники являются лишь частными случаями более общих законов диалектики: закона единства и борьбы противоположностей; закона отрицание отрицания и перехода количественных изменений в качественные. Поэтому, при выявлении закономерностей развития технических систем, следует исходить из общих законов. Например, необходимо выявить закономерности перехода количественных изменений в качественные при развитии конкретных систем. Для начала достаточно проанализировать несколько “скачков”, отражающих постепенное накопление мелких совершенствований в крупный “революционный” скачёк в жизни, например, велосипеда: переход от деревянных колёс к металлическим, “одетым” в пневмошину и т.д.

Если требуется выявить источники

развития системы, достаточно рассмотреть несколько или цепочку таких “скачков”. В зависимости от глубины и уровня анализа можно определить, например, что велосипед развивался через возникновение и преодоление противоречий. Так, увеличение скорости требует увеличение диаметра переднего колеса или скорости его вращения. Но наибольший диаметр колеса определяется длиной ног, а скорость вращения ограничена возможностями человека. Это противоречие было разрешено изобретением трансмисии – цепной передачи. Например, анализируя создание и развитие машин, К.Маркс доказал, что их части развиваются неравномерно. Ф.Энгельс в работе «История винтовки» показал, что развитие технических систем происходит через преодоление противоречий. Детальный анализ более обширного массива информации, проделанный Г.С.Альтшуллером и Р.П.Шапиро позволил выявить особенности неравномерности развития и показать, что они отражают один из основных законов развития технических систем. Именно он и несёт “ответственность” за возникновение изобрета-тельских задач.

Иначе говоря, потребность исследования патентного и информационного фонда техники и техники зависит от конкретно стоящих задач. В одних случаях достаточно выявить наиболее общее, характерное для развития любых систем. В других – исследовать механизмы развития конкретных систем. Например, известные в настоящее время законы ТРИЗ – это основные законы, так сказать лежащие “на поверхности” и, в большинстве своём, отражающие общесистемные особенности любого развития. Но возможны и другие законы, отражающие “глубинные” связи и особенности процессов развития техники. Их ещё предстоит открыть и детально исследовать. Это относится и к научным системам.

Таким образом, предлагаемая концепция дает возможность восстановить истинную историю развития конкретных систем, опираясь на законы. Из этого и следует искать ответы на поставленные вначале статьи вопросы. Они очевидны.

Выводы:

1. Научное Знание есть ни что иное, как осмысленная и понятая нами информация, полученная через органы чувств о происходящем вокруг и внутри нас.

2. Знание организуется нами, по мере познания окружающего мира, и функционирует как система взаимосвязанных представлений, которая подвергается развитию с каждым шагом нашего понимания окружающего мира.

3. Научные системы, трансформирующиеся в итоге в отдельные дисциплины, формируются и эволюционируют в соответствии с законами развития систем, которые можно познать и использовать для планомерного развития наших представлений об окружающем мире.

4. Изучаемые человеком системы можно условно разделить на природные, существующие независимо от человека, и искусственные, создаваемые человеком, опирающимся на знание законов природы. Познавая природные системы, человек создает вначале их мысленные модели (научные теории, художественные, социальные и т.п. теории), а затем проверяет их соответствие реальным природным системам. Создавая и познавая искусственные системы (технические, социальные и тп.), человек вначале создает их мысленные модели, а затем, воплощая их в «металл», в социум и т.п., проверяя их работоспособность, т.е. принципы, на которых они были созданы.

5. В процессе своего развития системы взаимодействуют между собой там, где есть совместимость по каким-либо качествам и свойствам, образуя межсистемные и междисциплинарные связи.

[1] Зеленков А.И. Философия и методология науки. Учебно-метод. Пособие. Минск, БГУ, - 2004.

[2] Рузавин Г.И. методология научного исследования.4 учебн. пособие для вузов. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 1999. – 177 с.

[3] Кун Т, Структура научных революций. - М.: Прогресс, 1977.

[4] Альтшуллер, Г.С.. Найти идею. / Введение в теорию решения изобретательских задач. – 3-е изд., дополненное/. – Петрозаводск: Скандинавия, 2003. – 240 с.

[5] Кондраков И.М. Алгоритм открытий? - "Техника и наука", №11 – 1979 г.

[6] Kondrakov.I. Algorytmizacja rozwiazan zadan odkrywczych. В сб. "Projektowanie systemy", t. V, Wydawnictwo Polskiej Akademii Nauk. Warszawa, 1983, с. 61-75.

[7] Кондраков И.М. Алгоритмизация решения открывательских задач. (Метод. указания). Красноярск, 1990, КИСИ, 18 с.

[8] Кондраков, И.М. Морфология термо-, гальвано-, акусто-, и оптикомагнитных эффектов.// Сб. докл. СКФ БГТУ им. В.Г.Шухова юбилейной научн.-практ.-конф. 12-13.апр. 2004г. «Наука, экология и педагогика в технологическом университете», Минеральные Воды, 2004., с. 47-53.

[9] Кузнецов В.И. Случайность научных открытий и закономерности развития химии // Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д.И.Менделева. -1977. - № 6. Т. 22. – С. 618-628.

[10] Левашов Н.В. «Неоднородная Вселенная». Научно-популярное издание: Архангельск, 2006 год. — 396 с., с. 174. ISBN 5-85879-226-X.

[11] Кондраков И.М. «Адаптация искусственных систем к окружающей среде». «Образование, наука, производство в технологическом университете»: Сб. научн. докл № 5 Юбилейной научно-практической конференции в технологическом университете. Минеральные Воды: СКФ БГТУ им. В.Г. Шухова, 2008, с.56-63. ISBN 978-5-903213-07-8.

[12] Левашов Н.В. «Неоднородная Вселенная». Научно-популярное издание: Архангельск, 2006 год. — 396 с.,. ISBN 5-85879-226-X.

1. [13] Альтшуллер, Г.С.. Найти идею. / Введение в теорию решения изобретательских задач. – 3-е изд., дополненное/. – Петрозаводск: Скандинавия, 2003. – 240 с.