Системы .

Введя таким образом понятие системы, можно предложить такое определение:

Система – некоторая совокупность элементов – моделей объектов, взаимодействующих на основе прямых и обратных связей, моделирующая достижение заданной цели.

Минимальная совокупность – два элемента, моделирующих некоторые объекты, цель системе задается всегда извне (это будет показано ниже), а значит и реакция системы (результат деятельности) направлена наружу; следовательно, простейшую (элементарную) систему из элементов-моделей А и В можно изобразить следующим образом (рис.1):

 

Рис.1. Элементарная система

В реальных системах элементов, конечно, значительно больше, но для большинства целей исследования почти всегда можно объединить некоторые группы элементов вместе с их связями и свести систему к взаимодействию двух элементов или подсистем.

Элементы системы взаимозависимы и только во взаимодействии, все вместе (системой!) могут достичь цели, поставленной перед системой (напр., некоторого состояния, т.е. совокупности существенных свойств в определенный момент времени).

Нетрудно, наверное, представить себе и траекторию движения системы к цели – это некая линия в некотором воображаемом (виртуальном) пространстве, которое образуется, если представить себе некоторую систему координат, в которой каждому параметру, характеризующему текущее состояние системы, соответствует своя координата. Траектория может быть оптимальной в смысле затрат каких-то ресурсов системы. Пространство параметров системы обычно характеризуют числом параметров. Нормальному человеку в процессе принятия решения более или менее легко удается оперировать пятью – семью (максимум – девятью!) одновременно меняющимися параметрами (обычно это связывают с объемом, т.н. кратковременной оперативной памяти – 7 ± 2 параметра – т.н. “число Миллера”[15]). Поэтому представить себе (осмыслить) функцинирование реальных систем, самые простые из которых характеризуются сотнями одновременно меняющихся параметров, нормальному человеку практически невозможно. Поэтому часто говорят о многомерности систем (точнее, пространств системных параметров). Отношение специалистов к пространствам системных параметров хорошо характеризует выражение "проклятье многомерности". Существуют специальные приемы преодоления трудностей манипулирования параметрами в многомерных пространствах (методы иерархического моделирования и др.[6, 37, 38]).

Данная система может быть элементом другой системы, например, окружающей среды; тогда окружающая среда – это надсистема. Всякая система обязательно входит в какую-нибудь надсистему – другое дело, что мы это не всегда видим. Элемент данной системы сам может быть системой – тогда он называется подсистемой данной системы (рис.2). С этой точки зрения, даже в элементарной (двухэлементной) системе один элемент, в смысле взаимодействия, может рассматриваться как надсистема по отношению к другому элементу. Надсистема ставит цели своим системам, обеспечивает их всем необходимым, корректирует поведение сообразно цели и т.п.

Рис.2. Подсистема, система, надсистема.

Связи в системах бывают прямыми и обратными. Если рассматривать элемент А (рис.1), то для него стрелка от А к В – это прямая связь, а стрелка от В к А – обратная связь; для элемента В – все наоборот. Так же и связи данной системы с подсистемой и надсистемой (рис.2). Иногда связи рассматривают как отдельный элемент системы и называют такой элемент коммуникантом.

Понятие управления, широко распространенное в обиходе, также связано с системными взаимодействиями. Действительно, воздействие элемента А на элемент В можно рассматривать как управление поведением (функционированием) элемента В, которое осуществляет А в интересах системы, а обратную связь от В к А – как реакцию на управление (результаты функционирования, координаты движения и т.п.). Вообще говоря, все вышесказанное справедливо и для воздействия В на А; следует только отметить, что все системные взаимодействия асимметричны (см. ниже – принцип асимметрии), поэтому обычно в системах один из элементов называют ведущим (доминантным) и управление рассматривается с точки зрения этого элемента. Надо сказать, что теория управления значительно старше теории систем, но, как бывает в науке, "вытекает" как частное из системологии, хотя не все специалисты признают это.

Представление о составе (структуре) межэлементных связей в системах в последние годы претерпело изрядную эволюцию. Так, совсем недавно в системной и околосистемной (особенно, философской) литературе составляющими межэлементных связей называли вещество и энергию (строго говоря, энергия – это общая мера различных форм движения материи, две основные формы которой – вещество и поле). В биологии до сих пор взаимодействие организма с окружающей средой рассматривается на уровне вещества и энергии и называется метаболизмом. А относительно недавно авторы осмелели и заговорили о третьей составляющей межэлементного обмена – информации [16]. В последнее время появились работы биофизиков, в которых уже смело утверждается, что "жизнедеятельность" биологических систем "...предполагает обмен с окружающей средой веществом, энергией и информацией" [3]. Казалось бы, естественная мысль – любое взаимодействие должно сопровождаться информационным обменом. В одной из своих работ [34] автор даже предложил определение информации как метрики взаимодействия. Однако, даже сегодня в литературе часто упоминается вещественный и энергетический обмен в системах и умалчивается об информации даже тогда, когда речь идет о философском определении системы, для которой характерно "... выполнение общей функции,...объединение мыслей, научных положений, абстрактных объектов и др." [21]. Простейший пример, иллюстрирующий обмен веществом и информацией: пересылка грузов из одного пункта в другой всегда сопровождается т.н. грузовой документацией. Почему, как это ни странно, об информационной составляющей в системных взаимодействиях долго умалчивали, особенно, у нас, автор догадывается и постарается чуть ниже высказать свое предположение. Правда, не все умалчивали. Так, еще в 1940 г. польский психолог А.Кемпинский высказал мысль, удивившую многих в то время и не очень-то принятую до сих пор – взаимодействие психики с окружающей средой, построение и наполнение психики имеет информационный характер. Идея эта получила название принципа информационного метаболизма и была с успехом использована литовской исследовательницей. А.Аугустинавичюте при создании новой науки о структуре и механизмах функционирования психики человека – теории информационного метаболизма психики (соционика, 1968г.), где этот принцип положен в основу построения моделей типов информационного метаболизма психики.

Несколько упрощая взаимодействия и структуру систем, можно так представить межэлементный (межсистемный) обмен в системах (рис.3):

¾ из надсистемы в систему поступают материальное обеспечение функционирования системы (вещество и энергия), информационные сообщения (целеуказания – цель или программа достижения цели, указания по корректировке функционирования, т.е. траектории движения к цели), а также сигналы ритмики, необходимые для синхронизации функционирования надсистемы, системы и подсистем;

¾ из системы в надсистему отсылаются материальные и энергетические результаты функционирования, т.е. полезные продукты и отходы (вещество и энергия), информационные сообщения (о состоянии системы, пути следования к цели, полезные информационные продукты), а также необходимые для обеспечения обмена сигналы ритмики (в узком смысле – синхронизация).

 

Рис.3. Межэлементный обмен в системах

Конечно, такое разделение на составляющие межэлементных (межсистемных) связей носит сугубо аналитический характер и необходимо для корректного анализа взаимодействий. Надо сказать, что структура системных связей вызывает значительные затруднения при анализе систем даже у специалистов. Так, далеко не все аналитики отделяют информацию от вещества и энергии в межсистемном обмене. Конечно, в реальной жизни информация всегда представлена на каком-то носителе (в таких случаях говорят, что информация модулирует носитель); обычно для этого используются носители, удобные для систем коммуникации и для восприятия – энергия и вещество (например, электричество, свет, бумага и т.п.). Однако при анализе функционирования систем важным является то, что вещество, энергия и информация являются самостоятельными структурными составляющими коммуникативных процессов. Одна из модных ныне областей деятельности, претендующая на научность, "биоэнергетика" на самом деле занимается информационными взаимодействиями, которые почему-то называются энергоинформационными, хотя энергетические уровни сигналов настолько малы, что даже известные – электрическую и магнитную составляющие измерять очень трудно.

Выделять сигналы ритмики как отдельную составляющую системных связей автор предложил ещё в 1968г. [7] и использовал в ряде других работ. Похоже, что в системной литературе этот аспект взаимодействия до сих пор недооценивается. В то же время, сигналы ритмики, несущие “служебную” информацию, играют важную, часто определяющую роль в процессах системных взаимодействий. Действительно, пропадание сигналов ритмики (в узком значении – сигналов синхронизации) ввергает в хаос "поставки" вещества и энергетики от объекта к объекту, из надсистемы в систему и обратно (достаточно представить себе, что происходит в жизни, когда, например, поставщики присылают некие грузы не по согласованному графику, а как захочется); пропадание сигналов ритмики в отношении информации (нарушение периодичности, исчезновение начала и конца сообщения, интервалов между словами и сообщениями и др.) делает ее непонятной, как непонятна "картинка" на экране телевизора в отсутствие сигналов синхронизации или рассыпавшаяся рукопись, в которой непронумерованы страницы.

Некоторые биологи исследуют ритмику живых организмов, правда не столько в системном, сколько в функциональном плане [17]. Например, эксперименты доктора медицинских наук С.Степановой в московском Институте медико-биологических проблем показали, что человеческие сутки, в отличие от земных, увеличиваются на один час и длятся 25 часов – такой ритм был назван циркодианным (околосуточным). Как считают психофизиологи, это объясняет, почему люди спокойнее переносят более поздний отход ко сну, чем раннее пробуждение. Биоритмологи считают, пишет журнал “Marie Claire”, что человеческий мозг – это фабрика, которая, как и всякое производство, работает по графику. В зависимости от времени суток организм производит секрецию химических веществ, способствующих повышению настроения, бодрости, усилению полового влечения или сонливости. Чтобы всегда находиться в форме, можно установить свой распорядок дня с учётом именно ваших биоритмов, то есть найти источник бодрости в самом себе. Возможно именно поэтому каждая третья женщина в Великобритании время от времени берёт однодневный отпуск ”по болезни”, чтобы заняться сексом (результаты опроса, проведенного журналом “She”).

Информационное и ритмическое воздействие Космоса на земную жизнь до недавнего времени обсуждали лишь некоторые исследователи – десиденты в науке [18,19]. Так, известны проблемы, возникающие в связи с вводом т.н. “летнего” и “зимнего” времени – медики провели исследования и обнаружили явно негативное влияние “двойного” времени на здоровье человека, повидимому, из-за сбоя ритмики психических процессов. В одних странах часы переводят, в других – нет, считая, что экономически это малоэффективно, а в отношении здоровья людей – вредно. Так, например, в Японии, где часы не переводят, самая высокая продолжительность жизни. Дискуссии на эти темы не прекращаются до сих пор[136].

Системы не могут возникнуть и функционировать сами по себе. Еще Демокрит утверждал: "Ничто не возникает беспричинно, но все возникает на какой-нибудь основе или в силу необходимости". А философская, социологическая, психологическая литература, множество публикаций по другим наукам пестрят красивыми терминами "самосовершенствование", "самогармонизация", "самоактуализация", "самореализация" и т.п. Ну, пусть поэты и писатели – им можно, но философы?! В конце 1993г. в Киевском государственном университете защищена докторская диссертация по философии, основой которой является "...логикометодологическое обоснование саморазвития исходной "клеточки" до масштабов личности человека"... Или непонимание элементарных системных категорий, или недопустимая для науки неряшливость терминологии.

Можно утверждать, что все системы живые в том смысле, что они функционируют, развиваются (эволюционируют) и достигают заданной цели; система, которая неспособна функционировать так, чтобы результаты удовлетворяли надсистему, которая не развивается, находится в состоянии покоя или "закрыта" (ни с кем не взаимодействует) не нужна надсистеме и погибает. В этом же смысле понимают и термин "живучесть".

По отношению к объектам, которые они моделируют, системы иногда называют абстрактными (это системы, в которых все элементы – понятия; напр. языки), и конкретными (такие системы, в которых, по-крайней, мере два элемента – объекты, например, семья, завод, человечество, галактика и др.). Абстрактная система всегда является подсистемой конкретной, но не наоборот.

Системы могут моделировать практически все в реальном мире, где взаимодействуют (функционируют и развиваются) какие-нибудь реалии. Поэтому общеупотребительное значение слова "система" неявно предполагает выделение какой-то совокупности взаимодействующих реалий с необходимыми и достаточными для анализа связями. Так, говорят, что системами являются семья, трудовой коллектив, государство, нация, этнос. Системами являются лес, озеро, море, даже пустыня; нетрудно усмотреть в них и подсистемы. В неживой, "косной" материи (по В.И.Вернадскому) систем в строгом значении этого слова нет; поэтому не являются системой кирпичи, даже красиво уложенные, а собственно горы называть системой можно лишь условно. Технические системы, даже такие как автомобиль, самолет, станок, завод, АЭС, ЭВМ и т.п. сами по себе, без людей, системами, строго говоря, не являются. Здесь термин "система" употребляется либо в том смысле, что участие человека в их функционировании обязательно (даже если самолет способен летать на автопилоте, станок – автоматический, а ЭВМ – "сама" вычисляет, конструирует, моделирует), либо с ориентацией на автоматные процессы, которые в некотором смысле можно рассматривать как проявление примитивного интелекта. На самом деле, в работе любого автомата неявно принимает участие человек. Впрочем, ЭВМ – пока не системы... Один из создателей ЭВМ называл их "добросовестными идиотами". Вполне возможно, что разработка проблемы искусственного интелекта приведет к созданию такой же "подсистемы машин" в системе "человечество", какой является "подсистема человечества" в системах более высокого порядка. Однако, это – вероятное будущее...

Участие человека в функционировании технических систем может быть разным. Поэтому, интеллектуальными называют системы, где для функционирования используются творческие, эвристические способности человека; в эргатических системах человек используется как очень хороший автомат, а его интеллект (в широком понимании) не очень и нужен (пример – автомобиль и водитель).

Модно стало говорить "большая система" или "сложная система"; но оказывается, говоря так, мы часто без особой необходимости расписываемся в некоторой своей ограниченности, потому что это "...такие системы, которые превосходят возможности наблюдателя в каком-то аспекте, важном для его цели " (У.Р.Эшби).

В качестве примера многоуровневой, иерархической системы попробуем представить модель взаимодействия человека, человечества, природы Земли и планеты Земля во Вселенной (рис.4). Из этой простенькой, но вполне строгой модели станет понятно, почему до недавнего времени системология официально не поощрялась, а системологи в своих работах не решались упоминать информационную составляющую межсистемных связей.

Человек – существо социальное...Вот и представим себе систему “человек – человечество”: один элемент системы – человек, второй – человечество. Возможна такая модель взаимодействия? Вполне!.. Но человечество вместе с человеком можно представить элементом (подсистемой) системы более высокого порядка, где вторым элементом является живая природа Земли (в широком смысле этого слова). Земная жизнь (человечество и природа) естественно взаимодействуют с планетой Земля – система планетарного уровня взаимодействия... Наконец, планета Земля вместе со всем живым наверняка взаимодействует с Солнцем; Солнечная система входит в систему Галактика и т.д. – обобщим взаимодействия Земли и представим вторым элементом Вселенную… Такая иерархическая система вполне адектватно отражает наш интерес к положению человека во Вселенной и его взаимодействиями. И вот что интересно – в структуре системных связей, кроме вполне понятных вещества и энергии, естественно присутствует информация, в том числе и на высших уровнях взаимодействия!..

 

 

Рис.4. Пример многоуровневой, иерархической системы

 

Вот тут то и кончается обыденный здравый смысл и возникает вопрос, который не решались вслух задать философы-марксисты: “Если информационная составляющая – обязательный элемент системных взаимодействий (а, похоже, что это так), то с кем имеет место информационное взаимодействие Планеты Земля?!”.. и на всякий случай не поощряли, не замечали (и не публиковали!) работы системологов. Заместитель главного редактора (потом – главный редактор) претендующего на солидность украинского философско-социологического журнала как-то заявил автору, что о науке системологии он ничего не слышал. В 60-е-70-е годы за кибернетику у нас уже не сажали, но не слышали настойчивые заявления выдающегося кибернетика В.М.Глушкова о необходимости развития исследований и приложений системологии. К сожалению до сих пор и официальная академическая наука, и многие прикладные науки такие как психология, социология, политология и т.п., системологию плохо слышат... Хотя и слово система, и словеса о системных исследованиях как всегда в моде. Один из выдающихся системологов еще в 70-х годах предупреждал: “...Само по себе употребление системных слов и понятий еще не дает системного исследования даже в том случае, если объект действительно может быть рассмотрен как система” [6].

3. Системные принципы.

Любая теория или концепция держится на предпосылках, справедливость которых не вызывает возражений у научного сообщества.