Сложность как феномен/ноумен: сущность и свойства

Лекция №9 – Фактор сложности в проектировании

Рассмотрим понятие “сложность” в контексте дихотомии “феномен - ноумен”.

Здесь:

Феномен (греч. phainomenon - являющееся ) –наблюдаемое событие или явление, данное в чувственном созерцании, в опыте.

В противоположность этому:

Ноумен (греч.noumenon- разум) – сущность события или явления, постигаемая разумом.

В соответствии с этим первоначально сложность, если задаться вопросом “что это такое?”, проявляется как феномен, т.е. на чувственном уровне. Вопрос: “Является ли конкретная система сложной (или простой)?” Для ответа на подобный вопрос существует, опирающийся на опыт, более – менее устоявшийся набор признаков сложного (или простого) объекта, например, таких, как:

число входов и выходов,

число составных частей,

число связей между частями,

расстояние между ними,

степень утраты эффективности функционирования системы при частичном отказе её составных частей,

многовариантность построения системы,

её стоимость,

количество и статус пользователей,

состав и численность обслуживающего персонала,

уровень его квалификации,

численность, состав и квалификация разработчиков,

количество реализуемых функций,

число и характер решаемых задач,

состав показателей качества построения и эффективности функционирования системы и их оценки и т.п.

Перечень перечисленных признаков сложности не исчерпывает их множество и, в конкретных случаях, может и должен быть расширен. Кроме того, эти признаки взаимосвязаны и взаимообусловлены, т.е. находятся в связях и отношениях между собой, но которые данный перечень не учитывает. В таком виде состав признаков позволяют только сделать вывод о том, что система является сложной (или простой), но никак не выявить сущность сложности как явления.

Сложность также оценивается только числом элементов, входящих в систему [Поваров Г.Н.]:

малые системы – 10 – 10³элементов,

сложные – 10⁴ – 10⁶,

ультрасложные – 10⁷ – 10³⁰,

суперсистемы – 10³¹ - 10²⁰⁰.

Различают сложность структурную (строения системы) и сложность функциональную (вычислительную).

Таким образом, один и тот же объект может быть охарактеризован различной сложностью.

Много внимания проблеме сложности уделяется в философии, где сложность исследуется в контексте обсуждения категории сложное/простое. И, тем не менее, природа сложности недостаточно изучена. Если обратиться к литературе, можно обнаружить много определений понятия “сложность”, но ни одно из них не будет исчерпывающим, общепризнанным и единоприменимым.

В данном случае придержемся следующего определения:

Сложность – сущность объекта как результат чувственного созерцания реальной или виртуальной действительности, описываемый моделью “черный ящик”

или:

Сложность – суть (сущность) как результат чувственного созерцания действительности, которая может быть постигнута разумом.

Это определение как раз подразумевает сложность как дихотомию феномен – ноумен.

Сложность может быть субъективной и/или объективной. Отбросим пока вопрос: является ли сложность данностью реального мира? Положим, что это – свойство человеческого разума (интеллекта). И здесь сложность следует считать понятием относительным. Для кого – то вещь является предельно простой, а для других непостижимо сложной. На уровне обыденного сознания люди привыкли достаточно свободно интуитивно различать простое и сложное.

Относительность сложности проявляется и в том, что её уровень с течением времени изменяется. Ситуация не понятная изначально, в настоящее время в результате её познания становится настолько ясной, что может быть полностью формализована (описана математически). В управленческой сфере это проявляется в том, как создаются САУ. В случае частичной формализации возможны АСУ. В отдельных случаях, когда невозможна какая-либо формализация вообще, но проблемная ситуация подвластна человеческому разуму, применима ручная система управления. Значит, то, что было для человека сложным, или трудным вчера, становится ясным и простым завтра.

Отсюда вопрос: не является ли деление на простое и сложное чисто субъективным? Не зависимо от ответа на этот вопрос пока следует признать фактическое наличие или проявление “субъективной” сложности.

Но существует ли “объективная” сложность, не связанная с интеллектуальными способностями человека? Чтобы ответить на этот вопрос, следует попытаться осуществить анализ сложности как понятия количественного и ввести меру сложности, представляемую числом.

Обратим внимание, терминологически сложность является производной от слова сложение, или наоборот. Тогда, сделаем предположение, что сложность в общем случае связана с числом, являющимся в том или ином виде суммой признаков сложности, перечень которых приведён выше, и их связей, и отношений. Это число, по существу, будет характеризовать многообразие формы (признаки) и содержания (связи и отношения) объекта.

Если следовать этому предположению, то следует различать внешнюю и внутреннюю сложность объекта. И далее: объект, может быть, простым по форме и сложным по содержанию и наоборот. Нередко это наблюдается, когда речь идёт о произведениях искусства, которые не ограничены своими пространственно-временными рамками, а существуют в неограниченном контексте их возможных интерпретаций.

В онтологическом (т.е. отражающем суть или сущность бытия) плане повышение сложности связано с появлением в природе новых форм существования и углублённости их взаимообусловленности и взаимопроникновения. Главная линия в известном нам мире: неживое – живое – социальное – духовное.Рост сложности систем является жизненной реалией. Эту предпосылку нужно принять как неизбежную.

Но как практически определить (рассчитать) количественную меру сложности? В качестве примера воспользуемся рассуждениями Стаффорда Бира [45].

Рассмотрим, как возникает сложность, если отождествить её приближенно с разнообразием каких-то факторов или ситуаций в среде принятия управленческих решений. Представим себе технологический процесс, который может быть осуществлён на одном из k₁ типов оборудования, одним из k₂ способов для сырья одного из k₃ видов. Тогда число принципиально возможных состояний (разнообразие) этого процесса равно композиции

k₁·k₂·k₃

и может быть достаточно большим в реальном производстве.

Казалось бы, можно детально проанализировать каждое из возможных состояний процесса, его перевод из текущего состояния в любое из возможных состояний, результаты ввести в компьютер и держать всё под контролем. Но реально ли это?

Если даже каждый фактор может принимать только 2 значения 0 или 1, исправен какой-либо из n станков или нет, то потенциальное разнообразие состояний системы из n станков будет равно (2ⁿ)²ⁿ – это закон роста разнообразия данной системы. Если отсечь заведомо неприемлемые состояния, то итоговое число всё равно будет большим. При несерьёзном значении n = 2 уже будет 256 вариантов.

Рассмотрим фирму с n = 300, хотя и это весьма далеко от реальности. Как и прежде для двух возможных состояний каждого фактора получим разнообразие для этой фирмы (2³⁰⁰)² или в битах 300 х 2³⁰⁰ = 3 Х 10⁹² бит.

Далее в [45] приводится расчет гипотетического компьютера, использующего всё вещество земли. Если попытаться хранить информацию по биту на каждом энергетическом уровне материального мира, то здесь существует предел Бремермана, который гласит: в течение секунды один грамм вещества не сможет переработать более 2 х 10⁴⁷ бит информации. Это физический предел миниатюризации вычислительных устройств на квантовом уровне. Вся масса планеты равна 6 х 10²⁷ грамм, период жизни земли равен 10⁹ лет. В году 10¹⁷ секунд. Следовательно, используя всю массу земли в качестве компьютера Бремермана можно обработать

 

(2 х 10⁴⁷) (6 х 10²⁷) (10⁹) (10¹⁷) = 10⁹² бит.

 

Для гипотетической фирмы требовалось в три раза больше. Вся Вселенная массой 10⁵⁸ грамм за время её жизни 10¹⁷ секунд способна переработать 10¹²⁵ бит, что, можно предположить, не дотягивает до потребностей реальной организации.

Вопрос: возможен ли непреодолимый информационный барьер или он уже наступил? Ответим так: предел совершенствования ЭВМ существует, но и предельное быстродействие компьютера не способно справиться с разнообразием реальной организации. Но человек реально справляется в течение жизни с астрономическим разнообразием ситуаций! Как это удаётся? Ответ известен: люди противопоставляют сложности окружающей среды разнообразие человеческих мозгов, объединённых в структуры управления, т.е. самоорганизацию социальных систем. Это соответствует закону необходимого разнообразия У. Эшби: “Разнообразие регулятора должно быть не менее разнообразия объекта управления”.

Физиологическое разнообразие человеческого мозга, определяющего многообразие мыслительной, в том числе творческой, деятельности, приводит к активным физическим действиям, адекватным реальной действительности.

Тенденция, сопровождающая мировой и отечественный научно-технический прогресс и вообще развитие цивилизации, заключается в том, что текущие и перспективные ситуации являются более сложными по сравнению с вчерашними ситуациями и менее - более отдалёнными. В соответствии с этим средства механизации и автоматизации прошли в своём развитии ряд этапов, каждый из которых характеризуется соответствующим уровнем сложности своих устройств, механизмов, машин и систем. Познакомимся с историей автоматизации, рассмотрев основные её этапы.