Системность как общее свойство материи
В современном обществе системные представления достигли такого уровня, что мысль о полезности и важности системного подхода к решению возникающих проблем вышла за рамки специальных научных дисциплин и стала обыденной практикой. Уже не только ученые и инженеры, но и организаторы производства (производственная система), финансисты (финансовая система), педагоги (система Макаренко), деятели искусства (система Станиславского) обнаружили системность собственной деятельности и стараются осуществлять свою работу системно. Широко распространилось понимание того, что наши успехи связаны с тем, насколько системно мы подходим к решению проблемы, а наши неудачи вызваны отступлением от системности. Было бы неверным считать, что системность в человеческих делах и мыслях появилась только во второй половине XX в. Они (дела и мысли) были системными всегда и другими быть не могут. Системность это не такое качество, которым может быть или не быть наделенным исследуемый объект - его может обнаружить или не обнаружить аналитик-исследователь. Однако системность имеет разные уровни. Сигналом о недостаточной системности любой деятельности является появление проблемы. Разрешение возникшей проблемы осуществляется путем перехода на новый, более высокий уровень системности. Поэтому системность есть не столько состояние, сколько процесс. В этой главе будет рассмотрена эволюция этого процесса в практической деятельности человека и познании внешнего мира.
|
|
Системность в практической деятельности человека
Начнем с рассмотрения практической деятельности человека, т.е. с его активного и целенаправленного воздействия на окружающую среду. Наша первая задача - показать, что человеческая практика системна.
Всякое наше осознанное действие преследует цель. Во всяком действии легко увидеть его составные части или более мелкие действия. При этом легко убедиться, что эти составные части должны выполняться не в произвольном порядке, а в определенной последовательности. Это и есть та самая определенная, подчиненная цели взаимосвязанность составных частей, которая и является признаком системности.
Другое название для такого построения деятельности - алгоритмичность. Понятие «алгоритм» возникло в математике и означало заданную последовательность операций над математическими объектами, приводящую к искомому результату. Далее стала осознаваться алгоритмичность любой деятельности. Со временем стали говорить об алгоритмах принятия управленческих решений, алгоритмах обучения, алгоритмах игры в шахматы, а в последние годы работают над алгоритмами изобретательства и музыкальной композиции.
|
|
При этом несколько трансформируется понятие алгоритма. Сохраняя логическую принудительность последовательности действий, мы допускаем, что в алгоритме могут присутствовать и неформализуемые действия, важно лишь, чтобы они успешно выполнялись, хотя и неосознанно. Подавляющее большинство элементов творческой деятельности, реализуемых человеком легко и просто, на самом деле являются неосознанной реализацией определенных закономерностей. Другими словами, творчество - это не что иное, как неосознанная алгоритмическая деятельность.
И в менее творческой, управленческой работе существуют пока не поддающиеся алгоритмизации моменты. Поэтому содержащие их алгоритмы управления обозначают менее категоричным понятием - методики. Методики, как правило, существуют в форме рекомендательных текстов, в которых содержится общая идеология того, что необходимо сделать, но не всегда четко обозначена последовательность действий и их внутреннее содержание. Это означает, что в отличие от алгоритмов методики допускают больше творчества.
Из сказанного следует три вывода:
• всякая деятельность алгоритмична;
• не всегда алгоритм реальной деятельности существует в явном виде;
• в случае неудовлетворенности результатом причину неудачи следует искать в несовершенстве алгоритма.
Последнее требует исследования, развития и совершенствования алгоритма, выявления и устранения его слабых мест и, следовательно, повышения системности.
Перейдем теперь к другой задаче и покажем, что роль системных представлений в человеческой деятельности постоянно увеличивается, повышая ее системность. Последнее проиллюстрируем на примере повышения производительности труда. Попутно заметим, что это один из важнейших показателей, отражающих уровень экономического развития. Экономическое развитие общества прежде всего обусловлено повышением производительности труда. Этот процесс очень многогранен, очень сложен, а его итог выражается в совершенствовании средств труда и методов его организации.
В своем развитии человечество преодолело три масштабных организационно-технологических рубежа системности практической деятельности, определивших скачкообразный рост производительности труда (механизацию, автоматизацию, кибернетизацию) и в настоящее время успешно берет приступом последний рубеж - которому «интеллектуализацию труда». Следует заметить, что каждый очередной организационно-технологический этап системности человеческой деятельности не отрицает предыдущего, а наоборот - «поглощает» его, сохраняя все лучшее, и развивается дальше вместе с ним.
Рис. 1.1.1. Системность человеческой деятельности
Эта преемственность достижений человечества на каждом этапе на рисунке проиллюстрирована с помощью штриховки. Как видно, последний на сегодняшний день этап интеллектуализации вобрал в себя лучшие достояния всех предшествующих этапов.
Коротко остановимся на ключевых характеристиках каждого этапа.
Механизация. Простейший и исторически первый способ повышения производительности труда. Человек вооружается механизмами - от простейших орудий и приспособлений, приводимых в действие мускульной силой, до сложнейших машин со встроенными в них двигателями - и существенно (в несколько раз) увеличивает производительность своего труда. По подсчетам академика А.И. Берга, если бы механизация строительных работ у нас оставалась на уровне времен строительства Днепрогэс, то для сооружения только электростанций уже в 80-х годах прошлого века потребовалось бы все трудоспособное население страны.
|
|
Однако механизация имеет естественный предел: работой механизмов управляет человек, а его возможности ограничены физиологически. Нельзя механизировать очень быстрые процессы, например, работу химической установки: ограничителем служит скорость реакции человека; нельзя выводить на пульт управления слишком много приборов-индикаторов и рычагов управления - у человека всего два глаза и две руки; нельзя ставить под контроль одного человека значительное число процессов - эффективно отследить и удержать в памяти он может не более семи дел. Таким образом, сам человек является узким местом механизации.
Автоматизация. Решение ключевой проблемы механизации пошло по пути исключения участия человека из конкретного производственного процесса и возложения на машины не только выполнения самой работы, но и операций по ее регулированию. Технические устройства, объединяющие эти две функции, назвали автоматами, и следовательно, второй способ повышения производительности труда, или второй этап повышения системности общественного производства, получил название автоматизации.
В повседневный быт вошли торговые автоматы; в промышленности появились АРМ - автоматизированные рабочие места, роботы, автоматизированные линии и целые автоматизированные заводы. Автоматизации подверглась не только физическая, но и мыслительная деятельность. В первую очередь это относится к технологическому и организационному управлению. Академик А.И. Берг подсчитал, что если бы в органах управления всех хозяйствующих субъектов обрабатывали информацию по-старому, на счетах и арифмометрах, то уже 20 лет назад все трудоспособное население страны должно было бы работать в бухгалтериях. Автоматизация управления с помощью компьютерной техники сняла эту проблему.
Таким образом, автоматизация является мощным средством повышения производительности труда, и по мере совершенствования наших знаний о тех или иных производственных процессах эти процессы подвергаются все большей автоматизации. Однако у автоматизации, в свою очередь, существует естественный предел: в реальной жизни часто приходится сталкиваться с непредвиденными условиями и невозможностью полной алгоритмизации, а, следовательно, и автоматизации многих практических действий.
|
|
Как известно, автоматизировать можно только те работы, которые детально изучены, подробно и полно описаны с указанием того, что в каком порядке делать и как поступать в каждом случае. Это в полной мере относится к автоматам. Можно утверждать, что автомат реализует некоторый алгоритм, и если алгоритм в какой-то своей части не точен или встретилась ситуация, не предусмотренная алгоритмом, то поведение автомата в таких случаях непредсказуемо.
Кибернетизация. Наиболее остро такие проблемы возникают в процессе руководства человеческими коллективами, управления производственными и непроизводственными системами, проектирования, строительства и эксплуатации крупных технических комплексов, вмешательства в жизнедеятельность и функционирование живого организма, определения степени воздействия человека на природу, т.е. в тех случаях, когда приходится взаимодействовать со сложными системами. Повышение эффективности такого взаимодействия является объективной (и субъективной) необходимостью, и человечество вырабатывает способы решения возникающих при этом проблем. Совокупность таких способов представляет собой содержание третьего этапа системности практической деятельности человека. Поскольку кибернетика первой взялась за научное решение проблем управления сложными системами, этот этап назвали кибернетизацией.
Кибернетика изучает системы с так называемой отрицательной обратной связью В такого рода системах планируется (программируется) требуемый уровень развития системы, т.е. задается ее будущее желаемое состояние. Впоследствии, когда это состояние будет достигнуто, оно интерпретируется как результат целенаправленного воздействия на систему или управления с учетом влияния внешней среды (возмущений).
Для реализации базового принципа кибернетики находится закон изменения состояния системы во времени Sпл(t). Поскольку задача системы формируется как обеспечение приближения действительного состояния системы к требуемому (плановому), то путем определения разности между требуемым и действительными состояниями определяется изменение состояния системы ∆S(t) = Sпл(t) - S(t) и вырабатывается необходимое управляющее воздействие u(t +1), цель которого — свести к минимуму рассогласование между требуемым и текущим состояниями системы и обеспечить тем самым желаемую траекторию ее развития.
В зависимости от входного сигнала в теории управления различают системы программного регулирования (рассматриваемый случай); системы стабилизации (когда Sпл(t) = 0); и системы слежения (когда входной сигнал априорно неизвестен).
Рис. 1.1.2. Контур управления, реализующий базовый принцип кибернетики
Эта детализация никак не сказывается на реализации базового принципа кибернетики, но вносит специфику в архитектурное построение системы.
В рассмотренном случае требуется предварительный расчет траектории системы в пространстве состояний, который лимитируется двумя требованиями:
• траектория должна проходить через цель;
• траектория должна быть оптимальной.
В формализованных динамических системах к отысканию подобной траектории привлекается аппарат вариационного исчисления или динамического программирования. В том случае, если форма траектории (кривая развития) известна, задача сводится к поиску неизвестных параметров системы, а к ее решению привлекаются методы математического программирования. Для решения плохо формализуемых проблем остается уповать на эвристические решения, основанные на футурологических прогнозах, или на результаты имитационного моделирования.
Если формальная алгоритмизация невозможна, определение траектории системы и выработка управляющих воздействий на ее развитие опираются на интеллект. Далее вполне логично возникает вопрос: нельзя ли смоделировать интеллектуальные возможности человека — хотя бы в той части, которая необходима для выполнения конкретных, пусть частных, интеллектуальных операций? Здесь у науки два пути: понять алгоритмы интеллектуальной деятельности (т.е. изучить естественный интеллект), либо «изобрести» алгоритм с интеллектуальными свойствами (т.е. обратиться к искусственному интеллекту). Как известно, на втором из этих путей есть серьезные успехи.
Упомянутое здесь понятие «отрицательная обратная связь», с которым имеет дело кибернетика, представляет собой лишь частный случай более общего системного принципа - принципа обратной связи. Системное мышление развивается не линейно, по прямой, а циклично, образуя петли и контуры в соответствии с принципом обратной связи. Это означает, что система возвращает часть выхода, или информацию о промежуточных и конечных результатах, на свой вход, чтобы оказать влияние на последующее развитие.
Наряду с отрицательной обратной связью, которую в системном анализе называют уравновешивающей, системный принцип обратной связи включает еще усиливающую (положительную) связь и упреждающую (предвосходящую) обратную связь. Если изменение выхода системы, возвращаясь на ее вход, усиливает первоначальное изменение в том же направлении, мы имеем дело с усиливающей обратной связью. Если же изменение состояния системы служит сигналом для противодействия первоначальному изменению и последующему восстановлению утраченного равновесия, то возникает уравновешивающая обратная связь. А если предвидение будущего влияет на настоящее таким образом, что оборачивается самосбывающимся пророчеством, - на лицо упреждающая обратная связь.