Анатолий Левенчук. Системное мышление

 

Причины и следствия в жизни часто довольно удалены друг от друга в пространстве и времени. Чтобы справиться с этим, требуется какое-то выходящее за пределы отдельных теорий (трансдисциплинарное) мышление.

Глава 1. О мышлении

Есть два основных цивилизационных пути, условно называемых «восточным» и «западным». Условная «восточность» состоит в признании непостижимой сложности мира, невыразимости и непередаваемости человеческого опыта в постижении этого мира. Условная «западность» состоит в опоре на рациональность. В западной культуре исторически придаётся большое значение основанной на логике «аналитике».

Сегодня среди педагогов преобладает мнение, что какому-то «хорошему» мышлению можно научиться на основе углублённого знакомства с предметами так называемого STEM: наука (science), технология (technology), инженерия (engineering) и математика (mathematics).

К сожалению, предположения педагогов о косвенном обучении мышлению через обучение предметам STEM не оправдываются, каждому виду мышления нужно учить прямо, а не косвенно. Например, если нужно учить логике, то нужно учить прямо ей, а не через информатику и геометрию. К сожалению в школьных курсах логика осталась только в рамках изучения логических выражений при обучении программированию и в курсе геометрии, где только и остались доказательства теорем.

Наша книга системному мышлению учит прямо. Разные наборы мыслительных компетенций, часто называемые различными «мышлениями» (вычислительное мышление, системное мышление, инженерное мышление, танцевальное мышление и т.д.) могут быть выстроены в некоторое подобие пирамиды:

Рис. 1. Пирамида мышления

Разработано много вариантов системного подхода. Впервые общую теорию систем в 1937 г. предложил биолог Людвиг фон Берталанфи. С тех пор возникали и умирали целые дисциплины. Например, в 1948 году родилась и затем в семидесятых была предана забвению кибернетика. Она пыталась свести всё многообразие природы к системам с обратными связями поддерживающими гомеостаз.[2] Самый распространённый вариант кибернетического системного подхода отражён в способе моделирования «системная динамика» (см., например, Джей Форрестер. Мировая динамика). Такое «кибернетическое моделирование» сверх упрощено и плохо отражает самые разные виды систем.

В инженерии превалировало «математическое» понимание системного подхода. «Системность» заключалась в том, что модели набирались из разных дисциплин для разного уровня систем. Такое моделирование противопоставлялось редукционизму. Последний выделял одну главную точку зрения, присущую одной дисциплине. Скажем, человек рассматривался на уровне молекул и из этого пытались выводиться все знания о человеческой природе. Даже мышление и социальное поведение объяснялось как сложное сочетание биохимических процессов.

В восьмидесятых в менеджменте тоже появилось множество учебников системного подхода. Однако, если читать книги с менеджерскими изложениями «системности», то на каждую их рекомендацию нужно было бы дать ещё десяток: как именно это делать. То же самое относится и ко многим книгам по общей теории систем: прописанные там общие закономерности мало отличаются от философских обобщений, их трудно было непосредственно применять в деятельности.

Наиболее активно после биологии и менеджмента системный подход разрабатывался в системной инженерии. Системная инженерия – это междисциплинарный подход и способы обеспечения воплощения успешной системы. Вариант системного подхода в нашей книге, основан главным образом на материале инженерных стандартов, а также стандартов инженерии и архитектуры предприятий.

Терминология

Бойтесь определений – это то лекарство, которое оказывается болезнью чаще, чем лечит. Значения терминов определяются путём их употребления в разных контекстах. Мы разбираемся со словами-терминами (обращаем на них внимание!), т.е. определяем их смысл, вытаскиваем из этих слов безымянный концепт, который имеет самые разные имена в разных профессиональных языках самых разных сообществ, исповедующих самые разные дисциплины и поклоняющихся самым разным словарям и другим стандартам – и дальше работаем с концептом (не обращая внимания на слова-термины!).

Не зацикливайтесь на словах-терминах, выбранных другими людьми. Слова как цепочки букв не выражают истину. Каждый раз пытайтесь понять, о чем в действительности идёт речь, какое значение слова имелось в виду в каждом конкретном случае, добирайтесь до концепта. Использование терминов из стандартов не гарантирует однозначного понимания собеседником, но и использование многозначных слов не обязательно ведёт к сложностям.

Мы исходим из того, что мышление «бибинарно» (би – это умножающая приставка от латинского bis, «дважды»), т.е. дважды двойное:

1. По шаблонам – нешаблонное:
   • культурное мышление, следующее лучшим цивилизационным образцам, шаблонам, использующее накопленное человечеством знание и одновременно
   • нетронутое какой-либо культурой, шаблонами «дикое» мышление, которое приходит новыми путями к выводам, потенциально каких цивилизация ещё не знала, паттерны чего ещё не различала.
2. Знаковое – незнаковое (формальное – неформальное)
   • формальное мышление (дискретное), опирающееся в своих приёмах на строго определённые дискретные объекты и выражаемые знаками классических логических рассуждениях. Но одновременно
   • мышление непрерывное, опирающееся на объекты, определённые лишь статистически, вероятностно, без их знакового выражения и интуитивно проводимое эвристическое (т.е. необязательно формально верное, но применимое в большинстве случаев, хотя и не во всех) рассуждение.

Системное творчество

Хорошо сформулированная проблема обычно содержит в себе явное формальное противоречие, которое необходимо «снять» – только в этот момент включается творческое мышление, только в этот момент нужно «сесть и подумать» (а не «вспомнить и применить», рутинное, автоматическое мышление).

Решение проблем путём формулирования и снятия противоречий (коллизий) присуще и теории ограничений Элияху Голдратта (грозовая туча), и методологии ТРИЗ Генриха Альтшуллера, и системомыследеятельной методологии (школа Георгия Щедровицкого). Все эти школы мысли дают рецепты, как повысить качество мыслительных процессов.

Системное мышление ничего не говорит про то, как снимать противоречия. В нашей книге нет никаких «методов творческого мышления», таблиц решений, способов проводить мозговые штурмы, приёмов развития воображения. Чудес не бывает, думать тут приходится не меньше и не больше, чем в любых других школах мысли.

Можно ли научить мышлению?

Мы живём в интуитивно понимаемом мире. Посмотрел в окно – а там Земля плоская. Но каким-то людям в голову приходит мысль, что Земля – круглая. Мысль о круглой Земле контринтуитивна. Путь западной цивилизации: превращать «искусство» (в том числе искусство мышления) после его моделирования и рационализации в мастерство, быстро передаваемое от человека человеку в ходе структурированного обучения.

Назовём это свойство прохождения какого-то порога понимания метанойей. Это слово пришло из религиозных практик и означает «перемену мыслей», полный разрыв прошлого и текущего мышления. Слово «метанойя» рекомендовал использовать вместо слова «обучение» гуру менеджмента Питер Сенге, ибо слово «обучение» с его точки зрения уже совсем затасканное и не означает коренную смену образа мышления в результате обучения.

Особое внимание нужно обратить на то, что речь идёт об обучении не любым практикам, а «контринтуитивным», которым мозг сопротивляется особо, он же в этом случае «интуитивно знает», как должно быть, и активно сопротивляется новому знанию! Заново чему-то обучить много легче, но если вы уже подхватили где-то «народную интуицию», то научить вас чему-то более эффективному новому будет весьма проблемно: вам придётся пройти метанойю. Шансов пройти эту метанойю «самоучкой» практически нет, если вы не гений.

Системное мышление – это такой же набор придуманных разными людьми специфических контринтуитивных приёмов, которые позволяют мышлению быть эффективней, чем его предыдущие, «народные» варианты.

Жизнь не формально логична, жизнь вероятностна!

Чтения учебника недостаточно – это как читать учебник по езде на велосипеде. Решения задач недостаточно – это как ездить на велосипеде только по прямой, на специально оборудованной дорожке. Нужно будет потом долго тренироваться в постановке задач, в применении системного мышления в ваших рабочих проектах (ездить на велосипеде по бездорожью в горах) – и только тогда цветущая сложность начинает отступать и поддаваться тренированному в системном мышлении мозгу.

Если выразить системный подход одной фразой, то получится что-то типа «для удовлетворения внешних ролевых потребностей нужно понять функционирование и возможную конструкцию надсистемы и тем самым сформулировать функциональные и интерфейсные требования к целевой системе. Затем выполнить эти требования, для чего разработать архитектуру и затем воплотить в жизнь конструкцию целевой системы.

Глава 2. Воплощение и описание системы

Система понимается всегда как конкретное воплощение системы в физическом мире. Ещё Декарт (1596–1650) задавался вопросом: а как вообще понять, что люди говорят об одном и том же объекте, если они видят в нём самые разные свойства (то есть относят его к самым разным классам)? Ответ Декарта на такие вопросы используют до сих пор: если места в пространстве у двух объектов совпадают, то это один и тот же объект.

Требование определений обычно затуманивает понимание в сложных ситуациях, а проясняют примеры воплощений из физического мира – все споры о терминах прекращают именно такие примеры.

Глава 3. Роли

Система определяется как ролевой/функциональный объект (играющий какую-то роль в своём окружении, выполняющий там функцию/действия/назначенное поведение), и так же как физический (существующий в физическом мире) объект. Если не играет роли (никак себя не ведёт) – не система! Если не существует в физическом мире, то не может играть роль – не система!

Системы не «объективны», они субъективны! Их определяют люди, которые по отношению к системам сами играют роли/выполняют функции/осуществляют поведение.

Глава 4. Системные уровни

Все самые разные определения системы сходятся на том, что система как целое состоит из взаимодействующих частей, которые в своём взаимодействии дают эмерджентность (системный эффект), т.е. эти части как целое проявляют свойства, которых нет у частей системы.

Системы одновременно являются целым для каких-то частей внутри них (подсистем) и частями для какой-то объемлющей их целой системы (надсистемы). Системные уровни управляют вниманием: на каждом системном уровне меняется интерес, меняются объекты внимания. При метасистемном переходе (переходе от одного системного уровня к другому – от частей к целому или от целого к частям) меняются ведущие дисциплины, модели, описывающие поведение системы на данном системном уровне, меняется профессиональное сообщество, поддерживающее разговор на этом уровне.

Собирать отдельные части в целое для того, чтобы получить проявляющийся системный эффект – это сердцевина системного подхода, самое в нём главное. В силу эмерджентности на каждом системном уровне появляются свойства, которые нужно подробно обсуждать людьми, играющими разные роли.

Системный подход появился для того, чтобы бороться с редукционизмом – попытками описания сложных объектов без выделения системных уровней и связанных с ними эмерджентностей. Поскольку редукционисты не выделяют отдельные системные уровни, они выпячивают ведущую дисциплину какого-то уровня как средство объяснения поведения всей системы в целом. Так, поведение человека редукционисты могут объяснять химическими и электрическими процессами, проходящими в мозгу.

Системное разбиение – это прежде всего средство для управления вниманием. Внимание выхватывает для подробного рассмотрения какой-то один объект, а всё остальное остаётся фоном, насколько огромным или разнообразным ни было бы это «всё остальное». Внимание позволяет резко упростить сложность мира, временно игнорируя незначимые детали – оставив в обсуждении только важное.

Системный мыслитель хорошо ориентируется в сложном мире. Системный мыслитель может легко выбрать нужный масштаб рассмотрения ситуации, выбрать нужный ему системный эффект на правильном системном уровне. И делает это системный мыслитель осознанно, он хорошо знает, что использует навигацию по системным уровням и при каждом метасистемном переходе у него появляются новые системные эффекты/эмерджентности.

Чёрный ящик – это какая-то система, которую мы представляем без знаний о внутреннем её устройстве. Мы только можем описывать внешнюю границу этой системы. Определение целевой системы как чёрного ящика называют системными требованиями.

Если же мы указываем на какие-то детали внутреннего устройства системы, определяем части системы (подсистемы), описываем процесс взаимодействия подсистем, говорят о «прозрачном ящике».

Если в какой-нибудь «спецификации» или «требованиях технического задания» среди требований встречаются описания прозрачного ящика (описания подсистем, и даже подподсистем), то их называют ограничениями. Эти ограничения нужно понимать как ограничения конструкторской свободы команды, которая должна разработать и изготовить систему. Важнейшие из этих решений по устройству системы, т.е. решения «прозрачного ящика» называют архитектурой.

Архитектурные решения, поступающие вместе с требованиями, называют ограничениями. Общая рекомендация в таких случаях – согласовывать требования, но торговаться по поводу ограничений (вполне уместно предлагать свои варианты – вполне возможно, что клиент просто не знает о существовании альтернатив и будет вполне согласен с предложениями).

Системный подход и деление на системные уровни проявляются в жизни как разделение труда. Разделение труда, связанное с получением компетенций в работе на трёх смежных системных уровнях (знать, для чего делать и как использовать – разбираться в надсистемах, знать, как сделать целевую систему, знать из чего делать – разбираться в подсистемах) даёт возможность выстраивать длинные цепочки деятельности самых разных людей, разбивая общую сверхсложную деятельность на всех системных уровнях на множество не таких сложных на каждом системном уровне.

Системы с людьми – это системы систем в силу того, что люди обладают свойством самопринадлежности. Поэтому с системами с людьми в их составе нельзя работать простыми инженерными методами, в которых можно сконструировать простую механическую или механическую с элементами электроники систему, изготовить её части и собрать их в работоспособное целое. Нет, метафора часовщика с изготовлением деталей и их сборкой не работает.

Системное мышление не даёт никаких «объективных ответов» на вопросы о системах. В системном мышлении нет никакого алгоритма, приводящего к правильному ответу, нет последовательности шагов, гарантирующих какой-то приемлемый результат этого мышления. Но понятия системного мышления позволяют компактно и просто описывать сложный мир! Альтернативные варианты (например, редукционизм) оказываются много хуже.

Глава 5. Целевая система и её надсистема

Первое, что нужно делать в системном мышлении – это не думать обо всех системах сразу, а сначала определить ту главную систему, которую вы хотите сделать, или изменить, или эксплуатировать, или уничтожить. Сначала нужно найти целевую систему. Это очень непросто, ведь речь идёт о предпринимательской задаче! А большинство предпринимательских проектов неудачно!

Система – это продукт, или сервис? Целевая система раньше часто мыслилась как поставляемый продукт. Система как физический объект изготавливается командой проекта, а затем поставляется его конечному потребителю. Альтернативный вариант – сразу считать, что целевая система/продукт не у вас, а у клиента. Работа не из вашего сырья и передача продукта заказчику, а из сырья заказчика и оставление продукта у заказчика. А ваши тут будут только работы, изменения в чужой для вас целевой системе. Вы будете тут только системой в обеспечении, ваша команда будет предоставлять клиенту только внешнее поведение – сервис вашей системы.

Переход от «вещей» к «поведению», изменениям, динамике оказывается очень продуктивен, поэтому сервис ориентация стремительно вытесняет ориентацию на продукт. Операционная система Windows 10 рассматривается Microsoft не столько как продукт (целевая система, которая передаётся клиенту), но как сервис по её поддержанию (целевая система у клиента, но Microsoft меняет версии, добавляя возможности – улучшает целевую систему своим внешним поведением). Так появляются системы SaaS – software as a service.

Системное мышление не подсказывает, что является правильным выбором целевой системы. Но его ценность в том, что системное мышление заставляет выбрать, не даёт от этого выбора уйти! Целевая система всегда выделяется из мира кем-то и для чего-то, а не «объективно».

Глава 6. Как описывать системы

Только после того, как удалось хоть как-то выделить целевую систему в её окружении (первый шаг всегда наружу от границы целевой системы!), можно заняться тем, что заглянуть внутрь «чёрного ящика» и посмотреть, какие там подсистемы (только второй шаг может быть внутрь границ целевой системы!).

Разные проектные роли могут предлагать своё видение разбиения системы на части. Системный подход заранее соглашается со множественностью описаний систем. Системное мышление сегодня выделяет три основных описания деления системы на части:

• описание подсистем как ролевых/функциональных объектов времени работы/эксплуатации/функционирования/операций системы (описание «как работает», его чаще всего и называют системным разбиением)
• как конструктивных/физических модулей времени создания (описание «из чего собрано», продуктовое/модульное разбиение)
• место в пространстве, где размещаются части системы (пространственное разбиение).

Системные уровни определяются по главному в системном мышлении разбиению – функциональному.

Анализ/декомпозиция всегда только часть мышления! Опасайтесь проекта, где непонятно кто принимает решения по синтезу. Синтез меняет мир, анализ не меняет мир!

Альфы и артефакты/продукты

Стандарт OMG Essence предлагает для контроля за изменением состояния проекта особый вид функциональных объектов – альфа. Альфа – это объект внимания, функциональный/ролевой характер которого отвечает интересу «как проект работает» (не целевая система, а проект).

Выделяют семь альф разбитых на три области:

• предпринимательская область интересов (возможности и внешние проектные роли);
• инженерная область интересов (описание системы и воплощение системы);
• менеджерская область интересов (работы, практики и команды).

Стандарт также вводит понятие артефакта. Это то, над чем работаем, из чего проект «собран», что можно обнаружить в окружающем мире.

Альфы обеспечивают мышление о проекте для ответа на вопрос «как работает» проект. Основное умение хорошо мыслить – это знать альфы и уметь оценить их состояние по артефактам в окружающей обстановке.

В жизни нет ни одного слова из нашей книги, в книге нет ни одного слова из окружающей вас жизни – в книге главным образом про альфы, в жизни специфичные для каждой конкретной компании продукты. Это ключевое место для понимания системного мышления, ключевое для понимания способа его полезного использования – как описанные в нашей книге приёмы мышления (теория) связаны с практикой, с реальным миром.

Обычно занимающиеся по нашей книге проходят следующие стадии при изучении системного мышления:

• Ничего не понимают, ибо неспособны соотнести материал книги с окружающим их миром.
• Всё понимают про приводимые в книге примеры, а также про проекты однокурсников и коллег, но при этом ничего не понимают про свои собственные проекты.
• Всё понимают и про свои проекты, и про проекты коллег. Но ничего из понимаемого не делают, ибо системное мышление изучается не для того, чтобы его применять, а «для самообразования и развития», «для сдачи зачёта» и т.д.
• Применяют материал книги в своих проектах, ибо так работать оказывается качественней, легче и быстрее.

Глава 7. Системное моделирование

Описания согласно ISO 42010 могут быть двух видов: прожекторные и синтетические. Прожекторные описания – это как в театральном прожекторе, в котором лампа белого цвета, но мы делаем цветной луч, просто отфильтровывая все цвета кроме того, который нам понравится. По факту это означает, что у нас есть большая база данных, в которой хранятся все связанные между собой разные модели разных ролевых описаний – все вместе, в одном каком-то формате документирования. Но когда нам нужны данные одной модели, то просто из этой совместно хранящейся одной базы данных как системного документа отфильтровывается только то, что нужно (запрошенные ролевые описания, или даже запрошенные отдельные модели из этих описаний) и отображается в подходящих форматах документов.

Синтетические описания – это когда наоборот: исходные описания даны в виде отдельных документов моделей, причём каждая модель документирована не просто как часть одной общей для всех моделей базы данных, а отдельный бумажный или электронный документ. Между этими автономными моделями из отдельных документов устанавливаются правила соответствия, и общая модель тем самым получается синтетически объединением отдельных автономных моделей.

Моделирование – это описание самого важного, и опускание при описании неважного. Документирование моделей позволяет удержать важное во внимании. А неважное во внимании не удерживается, остаётся только в разговорах.

В системном описании моделей должно быть много (мульти модель), ибо с системами связано множество разных деятельностей, выполняемых самыми разными проектными ролями, реализующими самые разные намерения, проистекающими из их предпочтений в самых разных интересах. А чтобы разные системные роли могли договориться по поводу этих моделей, мульти модели нужно документировать.

Частой ошибкой в разработке систем является игнорирование явного моделирования функциональной структуры системы: документирование принципиальных схем, описаний взаимодействия «как работает». Рассмотрение функционирования сначала, а конструкции потом – это важная часть системного мышления: сначала нужно обсудить подробно, зачем эти конструкции и как они будут работать, а уже потом рассматривать, из чего они будут собраны.

Необходимость хорошей модульности

Система должна собираться из модулей по принципу подводной лодки, в которой все отсеки делаются максимально автономными – если один из них будет затоплен, это не будет означать затопления подводной лодки. Это верно и для «железных», и для программных, и для организационных, для всех систем.

Хорошая модульность, реализованная через качественные интерфейсы – это залог возможности автономного улучшения отдельных модулей, залог качества работы всей системы.

Системный подход обычно называют холистическим, ибо он обращает внимание на систему в целом. Но нет других подходов, которые так бы интересовались разбиением на самые разные части, как системный подход. Суть системного подхода не только ко вниманию к целой системе, но и одновременному вниманию к частям системы. Системный подход – это про многоуровневость: осознанное удержание внимания всегда на трёх системных уровнях, в том числе представляемых как элементы конструкции: надсистемы (куда встраиваем нашу систему), целевой системы (что делаем), подсистемах (из чего собираем).

Борьба со сложностью в мышлении

Детальное и в подробностях обсуждение огромных сложных систем принципиально (в силу самой сути системного подхода) может быть разбито на достаточно маленькие части, и ни одна часть этого обсуждения не будет забыта, ни одно описание не будет пропущено. Как съесть слона? По кусочку за раз!

Системы обсуждаются по одной части за раз, одному описанию части за раз – ни на секунду не теряя из вида целой системы в её окружении, а также её обеспечения.

Глава 8. Требования и архитектура

В системном мышлении требования – это часть описания системы как «чёрного ящика». Системная архитектура – это часть системного описания, которое описывает важнейшие инженерные решения по поводу целевой системы как «прозрачного ящика».

Важнейшими архитектурными решениями оказываются решения модульного синтеза: какие модули/продукты/изделия/оргзвенья/артефакты выбираются для воплощения каких потребных для работы системы функциональных частей.

Глава 9. Не жизненный не цикл

Поскольку системный подход поначалу развивался на примерах сложных биологических систем, то часть его терминологии осталась с тех времён. Например «жизненный цикл». В инженерии, менеджменте, предпринимательстве, культуре целевые системы сами не растут. Это означает, что в самих системах никакой жизни нет, жизненный цикл оказывается не жизненным. Целевые системы не несут яиц, не живородят, не размножаются вегетативно. Это означает, что жизненный цикл не замыкается, не повторяется. То есть это не цикл.

Жизненный цикл оказался для неживых систем не жизненным и не циклом, но сам термин остался, причём он постепенно менял своё значение. Проблема в том, что многие из этих «исторических» значений используются до сих пор, наряду с современными значениями, и это создаёт путаницу при обсуждении проектов по созданию и модернизации самых разных систем.

Системное мышление удерживает внимание участников проекта не только на текущих операциях с целевой системой, но на всех от момента появления идеи, до уничтожения системы. Всегда удерживаем во внимании команды проекта то, что было с системой раньше, что происходит сейчас, что будет происходить потом. Жизненный цикл через именование целевой системы стал указывать на работы сервисов систем обеспечения.

Рис. 2. Изображение жизненного цикла как работ

Со временем стала очевидной недостаточность и ограниченность описания жизненного цикла как поведения систем обеспечения. Во всё большем и большем числе проектов признавали, что никакого предварительного планирования отдельных работ достичь нельзя, а разработка везде велась, как судебные дела, «непрерывно открывающимися обстоятельствами».

Была предпринята радикальная замена модели жизненного цикла с приматом метода описания работ на прямо противоположную, функциональную, с приматом метода описания практик. Линия времени как символ выделения ресурсов для показанных практик была нарисована по спирали.

Рис. 3. Один из современных вариантов «спирали»

Технология хорошо видима. Тем не менее, хорошо видимая технология без понимания поддерживаемой ей дисциплины мертва. «Ружьё в руках дикаря – кусок железа». Традиционный капитал (средства производства) мёртв, если он не поддержан человеческим капиталом – образованными в части дисциплины и натренированными на владение конкретным вариантом инструментария данного предприятия сотрудниками.

Например, управление проектами может быть классическим с альфой критический путь, но теория ограничений Голдратта критикует использование альфы «критический путь» и предлагает другую альфу: критическая цепь и управление проектом основывается на отслеживании исчерпания буферов проекта. Практики определяются по своим дисциплинам, носят названия дисциплин, а не технологий.

Популярные методологии разработки – варианты agile , «гибкая методология разработки», обеспечения качества (шесть сигма), преодоления барьера между разработкой и эксплуатацией (DevOps  и DataOps ) – оказываются наборами практик жизненного цикла (возможно, не всех стадий).

Глава 10. Вид жизненного цикла

Самым упрощённым, популярным и распространённым визуальным представлением жизненного цикла в его современном виде является V диаграмма:

Рис. 4. Представление жизненного цикла в виде V диаграммы

Практика интеграции (сборки из плохо подогнанных друг ко другу частей и связанного с этим решения системных проблем) была раньше одной из основных практик системной инженерии. Сейчас из набора основных практик системной инженерии практика интеграции исчезла, а сборка стала рутинной нетворческой операцией. Это произошло за счёт тщательного системного моделирования (а потом изготовления отмоделированных деталей с большой точностью по размерам и другим физическим свойствам).

Глава 11. Системная схема проекта

Обычно продукт – это воплощение целевой системы в её окружении, а проект – система в обеспечении этого продукта.

Обычно выделяют три области интересов:

• Предпринимательская область интересов относится к надсистеме. В ней показано, что внешние проектные роли дают возможность выполнить проект.
• Инженерная область интересов относится к альфам описания и воплощения целевой системы. Это то, чем в команде проекта будут заниматься самые разные инженеры, создающие сначала описание системы, а затем изготавливающие удовлетворяющее этому определению системы воплощение.
• Менеджерская область интересов относится к организации команды, выполняющей проект.

Модели зрелости

Практика как дисциплина/теория в головах и развёрнутая на предприятии технология могут не соответствовать. Нужно чтобы внешняя по отношению к организации практика превратилась в оргвозможность данной организации, то есть могла быть реально, а не потенциально задействована в работах. Модели зрелости часто изображаются в виде «ступенек», по которым нужно «идти вверх»:

Рис. 5. Модель зрелости

Системное мышление даёт удобную для управления коллективным вниманием нарезку мира на дробимые на части разными способами объекты, высвечивает потенциально важное как фонариком, и не даёт его забыть, да ещё и заставляет документировать системные модели, чтобы увеличить надёжность удержания внимания.

Что делать после того, как выявлены проблемы? Включать мозг и решать эти проблемы, другого варианта нет. Системное мышление может только быстро подвести к проблемам чуть раньше, чем в жизни проявятся их последствия. Оно позволяет компактно и просто описывать сложный мир и выявлять риски непродуманности.

[2] Гомеостаз – саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

https://baguzin.ru/

Денис Жилин. Теория систем. Опыт построения курса

Книга «Теория систем» оставила неоднозначное впечатление. С одной стороны, меня интересует системный подход, в первую очередь, в менеджменте. И в этом плане книга, пожалуй, подбросила несколько полезных идей. С другой стороны, это не первый, прочитанный мною труд по кибернетике и общей теории систем, который дает ощущение бесплодности изучения систем на самом абстрактном уровне – систем, как таковых. По крайней мере, не сравнить с ценностью книг Деминга или Сенге, рассматривающих наши организации, как системы. Однако, учитывая, что это уже 5-е издание книги, возможно, моя оценка не верна)) Ссылку на книгу я встретил на сайте leanzone.ru.

Денис Жилин. Теория систем. Опыт построения курса. – М.: URSS, Ленанд, 2017. – 176 с.

Глава 1. Цели человека и задачи познания

На протяжении всего существования человечества люди стремятся достичь собственных целей. Чтобы предугадывать результаты своих действий и придумывать, как ему действовать, человек постоянно вынужден мысленно решать две задачи — экспертную и конструктивную. Экспертная задача — на основании данных о настоящем моменте описать прошлое или предсказать будущее, а также описать глубинные и неочевидные процессы в настоящем. Решением экспертной задачи является сценарий. Сценарий должен отвечать на вопрос «что было бы, если…?», «что будет, если…?» или «что происходит в настоящий момент, если…?».

Конструктивная задача — создать нечто с заранее заданными свойствами. Для теории систем ее можно сформулировать так: «создать систему с такими-то интегративными свойствами». Частный случай конструктивной задачи — «не допустить возникновения чего-то с заданными свойствами». Решением конструктивной задачи является проект. Проект должен отвечать на вопрос «как сделать так, чтобы…?».

К сожалению, человеческая деятельность далеко не всегда планируется идеально. Крайне распространенная ошибка очень многих людей, в том числе и обладающих широкими возможностями для деятельности, — принятие проекта, к которому не была решена экспертная задача. Такой проект мы будем называть утопией.

Глава 2. Объект

Человека окружают объекты — нечто, существующее помимо человека, что человек может воспринимать своими ощущениями. Того, кто обладает сознанием и ощущениями и способен ставить цель, мы будем в дальнейшем называть субъектом. Любой объект обладает качеством. Человек никогда не может ощутить качество объекта, ибо качество — нечто, присущее объекту самому по себе, вне зависимости от наличия или отсутствия субъекта, а субъект ощущает объект только во взаимодействии с ним. Для субъекта качество проявляется некими своими сторонами — свойствами.

Некоторые свойства могут быть описаны количественно, то есть проявляться в той или иной мере. Меру количественного описания свойства будем называть параметром. При этом, любой параметр мы можем определить только с точностью, которая задается измерительными приборами. Но неточность приборов — это еще не все. Один из выводов квантовой механики – принцип неопределенности Гейзенберга – состоит в следующем: ни для одного объекта невозможно сколь угодно точно одновременно определить координату и импульс. Погрешности их одновременного определения описываются формулой:

где ∆х — погрешность в определении координаты, ∆р — погрешность в определении импульса, h — постоянная Планка.

Поскольку свойства объектов проявляются в их взаимодействиях с другими объектами, они зависят не только от качества, но и от внешних условий. Например, белая бумага при свете красного фонаря будет красной, а при свете зеленого — зеленой. Изменение свойств объекта в зависимости от условий называется поведением объекта. Более того, свойства объекта зависят и от субъекта. Например, человек будет считать мак красным, а пчела — ультрафиолетовым.

Свойство также можно рассматривать как объект, несколько отличающийся от исходного объекта (который мы в дальнейшем будем называть объектом нулевого уровня, или объектом-0). Можно говорить о «свойствах свойств», «свойствах свойств свойств» и т. д., строя объекты все более и более высоких уровней.

Изменение качества объекта во времени называется процессом. Процесс проявляется в изменении свойств. Процесс может быть, как непрерывным, так и ограниченным во времени. В последнем случае он называется событием.

Обьекы-0 состоят из материи — несотворимой и неуничтожимой вечной сущности. Материя двулика: она может проявляться в виде вещества или в виде энергии. Вещество характеризуется массой и протяженностью. При некоторых условиях вещество и энергия могут переходить друг в друга по соотношению Эйнштейна: Е = mс², где Е — энергия, m — масса, с — скорость света. Постулат о несотворимости и неуничтожимости материи получил название закона сохранения материи. Из него следует, что объекты-0 нельзя полностью уничтожить: материя, из которых они созданы, сохранится. Из этого следует, что качество нельзя уничтожить, а можно только изменить вместе с изменением объекта.

Если качество объекта можно изменить, то в нем, кроме сохраняемой сущности — материи, должна быть и какая-то несохраняемая сущность. Она, называется информацией. Процесс отображения свойств, то есть перенос информации от объекта к субъекту, называется познанием.

Чтобы описать информацию количественно, нужно воспользоваться определением Шеннона: информация — есть мера количества снятой неопределенности:

где N — количество всех возможных состояний, n — количество возможных состояний после получения информации I (подробнее см. Введение в теорию информации).

Понятие структуры тесно связано с понятием «информация». Наличие структуры снимает какое-то количество неопределенности, а значит, является (субъекту) информацией. Любая структура (и, соответственно, закодированная в ней информация) устойчива в неком диапазоне условий. Свойства объекта порождаются его структурой, а значит — содержащейся в нем информацией. Из этого следует три важных вывода:

1. Свойства имеют информационную природу.
2. Разные свойства объекта взаимосвязаны через его структуру, поэтому познание структуры — ключ к познанию объекта.
3. Существование материи без структуры (то есть не несущей никакой информации) невозможно.

В соответствии со вторым законом термодинамики в изолированной совокупности взаимодействующих объектов все процессы протекают таким образом, чтобы энтропия росла. В 1872 году великий австрийский физик Л. Больцман сформулировал понятие энтропии как меры беспорядка и ввел формулу для ее расчета: S = k∙lnW, где S — энтропия, k — константа Больцмана, a W — число возможных микросостояний в данном макросостоянии. Любая структура, любой порядок уменьшают неопределенность.

Второй закон термодинамики можно переформулировать следующим образом: структуры, предоставленные сами себе, имеют обыкновение разрушаться.

Материя без информации невозможна, ибо ничем ни для чего не проявляется. С другой стороны, информация без материи тоже невозможна, так как для информации нужен носитель. То есть материя и информация находятся в неразрывном единстве. Но при этом материя (энергия) воздействует на информацию (вплоть до возможности ее уничтожения), а информация — на материю, то есть материя и информация находятся в постоянном противоречии и борьбе. Такая пара сущностей является диалектической противоположностью, а снятие противоречий между ними есть причина развития.

Для познания объекта человек использует модели.

Глава 3. Моделирование как инструмент познания

В соответствии с двумя видами задач (экспертной и конструктивной^ существуют два вида моделей (рис. 1). Для решения экспертной задачи моделируется уже существующая система. Получившаяся модель будет познавательной. Она подгоняется под реальность путем последующего сравнения предсказаний модели с действительным развитием событий. Для решения конструктивной задачи нужно создать модель системы!! с заданным свойством. Такая модель называется прагматической, то есть, такой, под которую потом будет подгоняться реальность.

Рис. 1.Соотнесение целей, задач и моделей

Для повышения адекватности моделей их необходимо фальсифицировать, то есть отслеживать расхождения предсказаний модели с действительностью и вносить в модель изменения, после чего снова сравнивать предсказания, полученные на основании измененной модели с действительностью, снова вносить изменения и т.д. Механизм фальсификации — основное отличие научных моделей от всех остальных (подробнее см. Карл Поппер. Логика научного исследования).

Модель должна быть экономичной. Решение задач с использованием модели должно занимать как можно меньше времени, энергии, материалов и т.п. Для повышения экономичности моделей используют прием, называемый бритвой Оккама: «Не множь сущностей без необходимости». Например, если десять явлений могут быть адекватно описаны одной моделью, то не нужно придумывать свою модель для каждого явления.

Любой объект можно моделировать огромным числом разных моделей, каждая из которых будет адекватна в своих границах применимости (т. е. для решения определенных задач), которые всегда должны быть указаны.

Классификацию можно считать элементарным моделированием, поскольку все остальные модели так или иначе на ней основываются. В ходе классификации объекты разбиваются на группы с одинаковым набором некоторых свойств, называемые классами. Классификация иерархична. Не существует наилучшей классификации. Любая классификация (как и любое другое моделирование) осмыслена только для решения тех или иных задач и оказывается неким компромиссом между адекватностью и экономичностью.

Если свойства объектов изменяются непрерывно, то их можно также делить на классы, но это деление будет условным, и соответствующая классификация тоже будет условной. Пример условных классов — теплый и холодный, высокий и низкий и т.п.

Для отнесения объекта к тому или иному классу выбирается один или несколько признаков класса — свойств, наличие которых сопряжено с наличием других свойств (тех, которые необходимы для решения задачи). Поскольку свойства зависят от условий, при изменении условий классификация может стать неадекватной. Второй подводный камень связан с открытостью классов, в результате чего никогда нет гарантии, что в какой-то момент не будет обнаружен объект, который по всем признакам можно отнести к данному классу, но который многими характерными свойствами; данного класса не обладает. В эту ловушку попал основоположник классификации Аристотель. Он предложил определение человека как «двуногое без перьев».

Глава 4. Понятие «система»

Свойство совокупности, которое не является суммой или средневзвешенным свойств отдельных компонентов совокупности называется интегративным (эмерджентным) свойством. Совокупность, обладающая интегративным свойством, называется системой.

Из этого можно сформулировать экспертную и конструктивную задачи теории систем. Экспертная задача: каким интегративным свойством будет обладать та или иная взаимосвязанная совокупность объектов. Конструктивная задача: как создать или сохранить такую взаимосвязанную совокупность объектов, чтобы получить или сохранить то или иное интегративное свойство.

Любая система состоит из компонентов и связей между ними, а также их связей с внешней средой. Связи могут быть пространственными (структурными) и временными (причинно-следственными). Структурные связи обеспечивают порядок в пространстве, причинно-следственные связи обеспечивают порядок во времени.

Глава 5. Системное устройство Мира

По утверждению А. А. Богданова, «организационные методы едины для всех областей». Из этого следует, что теория систем — наука о правилах перехода с уровня на уровень, а естественные науки поставляют информацию о характере систем своего уровня. Интегративное свойство оказывается очень удобным для определения различных объектов изучения естественных наук. При этом оптимально определение должно выглядеть следующим образом: «Объект есть совокупность таких-то компонентов, обладающая таким-то интегративным свойством». Например, «Молекула — совокупность атомов, обладающая меньшей энергией, чем суммарная энергия любых ее отдельных фрагментов»; «Биоценоз — совокупность живых существ, способных поддерживав функционирование друг друга на большем промежутке времени, чем функционирование любого отдельно взятого живого существа» и т.д.

При этом, теория систем не позволяет решить проблему сводимости: можно ли свойства систем высокого уровня вывести из свойств систем низкого уровня. Грубо говоря, можно ли предсказать поведение животного, зная, из каких молекул оно состоит. Законы низкоорганизованных систем определяют законы высокоорганизованных, но не наоборот.

Глава 6. Фундаментальные принципы в системах

Функционирование любых систем подчиняется фундаментальным принципам. Их часто называют законами. Например, закон сохранения материи: материя не исчезает в никуда и не возникает ниоткуда, но только переходит из одного вида в другой.

Деградация структур. Второй закон термодинамики звучит так: в замкнутой (не обменивающейся с внешней средой ни массой, ни энергией) термодинамической системе все процессы протекают в направлении увеличения энтропии. Таким образом, конечный пункт развития любой замкнутой системы — состояние с максимумом энтропии. Структуры в этом состоянии разрушены. Чтобы система не пришла в столь запущенное состояние, чтобы в ней сохранялась, поддерживалась и даже развивалась структура, она должна быть открыта, то есть обмениваться с внешней средой массой и энергией.

В соответствии со свойствами термодинамических потенциалов при образовании структуры во внешнюю среду выделяется энергия, которая в ней и рассеивается. Если рассеивающуюся энергию не восполнять, то дальнейшее структурирование остановится, когда в системе исчерпаются запасы энергии. Чтобы структурирование продолжалось, нужно подводить к системе энергию (рис. 2).

Рис. 2. В соответствии со вторым законом термодинамики структурирование системы должно сопровождаться увеличением энтропии во внешней среде

Более строго процессы образования структур в неравновесных потоках описал Пригожин с сотрудниками. Такие структуры Пригожин называет диссипативными (от слова «диссипация», что означает «рассеивание»). Для нас важна необходимость постоянного подведения массы и энергии к структуре, чтобы структура могла существовать. При этом хаос вокруг структуры будет увеличиваться (подробнее см. Илья Пригожин. Порядок из хаоса).

Любая материя несет в себе какую-то информацию. Например, если нам нужно изготовить деталь определенной прочности, мы можем изготовить ее из килограмма грязного чугуна, не обращая внимания на внутренние и поверхностные дефекты (закладываем материю), или из легированной стали, обработанной так, чтобы минимизировать количество внутренних дефектов (закладываем информацию).

Человек никогда не использует объекты как таковые. Он использует их свойства. Например, в одежде он фактически использует теплоизолирующую способность, удобство, способность впитывать влагу, а никак не одежду саму по себе. Поэтому производители одежды производят ее не ради одежды самой по себе, а ради ее свойств, то есть фактически производят свойства. Но свойство — это информация. Следовательно, любой производитель производит информацию. За производимую информацию производитель получает плату. Та часть цены товара, которую получает производитель за произведенную им информацию, называется добавленной стоимостью.

Подытожим все, что написано в этом разделе. Для реализации интегративного свойства системе нужны ресурсы, которые в принципе ограничены. Для конструирования системы, а также для поддержания ее функционирования эти ресурсы должны быть распределены наиболее эффективно. Распределение ресурсов есть управление.

Из ограниченности всех ресурсов следует закон предельной полезности, первоначально сформулированный для экономических систем: добавление каждой новой порции ресурса приносит меньшую пользу, чем добавление предыдущей такой же порции (подробнее см. Теория предельной полезности).

Из ограниченности ресурсов следует также наличие пар свойств, которые не могут одновременно реализовываться в полной мере (антагонизм свойств). Например, общество должно хорошо кушать и охранять себя от внешних врагов. Чтобы хорошо кушать, нужно масло, чтобы обороняться — нужны пушки. Для производства и того, и другого нужны люди, число которых ограничено. Поэтому количество произведенных пушек и произведенного масла оказываются антагонистичными свойствами (рис. 3).

Рис. 3. Объемы производства пушек и масла — антагонистичны свойства. По осям отложены максимальные объемы производства пушек и масла при данном количестве ресурсов

Если среди заранее заданных свойств находятся антагонистичные (а так бывает всегда хотя бы потому, что любой системе требуется надежность, а это универсальное антагонистическое свойство), то перед конструктором встают антагонистичные цели. У конструктора возникает принципиальная проблема выбора (ППВ). Однако объективного критерия для оценки полезности каждого свойства не существует. Как правило, конструктор решает ППВ, сообразуясь со своей системой ценностей. Поскольку системы ценностей у разных людей разные, обязательно найдется индивид, который будет недоволен данным решением. Если принять иное решение, найдется другой недовольный им индивид. Поэтому задача системного конструктора — задача неблагодарная, ибо всегда найдутся недовольные его работой. Получается, что ключевой проблемой оптимального конструирования систем оказывается проблема систем ценностей.

Другой случай, в котором проявляется ограниченность ресурса — достижение идеала. Зависимость требуемых ресурсов от степени приближения к идеалу возрастает в бесконечность, и 100%-ного идеала достичь нельзя (рис. 4).

Рис. 4. Рост затрат при приближении к идеалу

Правила эффективного управления:

• Если системе нужно несколько ресурсов, то их соотношение должно быть таким, чтобы суммарная полезность была максимальной.
• При конструировании системы и управлении ею нужно ориентироваться на системы ценностей тех субъектов, в чьих целях создается или функционирует система.
• Затрачивая ресурсы на совершенствование системы, нужно уметь вовремя остановиться, поймав тог момент, когда затраты на эту процедуру становятся неприемлемо велики

Только стационарные системы могут быть устойчивы неограниченное время. Стационарные системы это такие системы, в которых количество входя щей материи равно количеству выходящей. Если поток на входе меньше, чем поток на выходе, то расходуется материя, содержащаяся в системе. Когда она иссякнет, потом станет стационарным, если это иссякание не приведет систему к гибели.

Глава 7. Порождение интегративного свойства

Для возникновения интегративного свойства необходимо определенным образом структурировать ресурсы, иными словами, нанести на ресурсы информацию. Таким образом, интегративное свойство имеет информационную природу. Чем сложнее структура системы, то есть, чем больше информации содержит система, тем больше интегративных свойств может у нее возникнуть.

Система может образоваться двумя путями: либо ее конструирует субъект, либо она возникает путем самоорганизации.

Глава 8. Исследование систем

Процесс познания связан с неким отображением познаваемого объекта познающим субъектом. Из этого следует, что для адекватного познания познающий субъект должен быть сложнее познаваемого объекта (иначе говоря, у него должно быть больше возможных состояний), в противном случае каким-то частям познаваемого негде будет отображаться.

Никакая система не может быть не связана с внешней средой. При этом, если принять, что целое сложнее его части и что познающее должно быть сложнее познаваемого, исследователь должен находиться во внешней среде. Если он будет включен в систему, то система-будет заведомо сложнее исследователя и познать ее будет невозможно.

Однако исследователь должен быть связан с системой. Иначе он не получит о ней никакой информации. Связавшись с исследуемой системой, исследователь может, сам того не подозревая, образовать с ней новую систему, которая будет иметь иные свойства, чем система имела бы при его отсутствии. Поэтому свойства любой системы зависят от исследователя! Очень ярко это проявляется в квантовой механике [Гейзенберг], а также различных науках, изучающих системы, состоящие из людей. Э. Берн, например, подробно описывает подводные камни, подстерегающие группового психотерапевта. Натыкаясь на них, он сам вступает в групповые отношения, которые пытается корректировать (см. Эрик Берн. Игры, в которые играют люди).

Возникает артефакт — представление об измененной системе как о неизмененной. Необходимость изменения системы для изучения ее структуры формирует дилемму: либо мы изучаем структуру системы (с соответствующими артефактами), либо ее функционирование, но никак не их вместе. Получается некий аналог принципа неопределенности Гейзенберга.

Любой исследователь натыкается на непреложное действие закона: чем больше влияем, тем меньше знаем, и наоборот. Но наиболее интересно положение самопознающей системы. Чтобы познать себя, она должна быть сложнее себя самой. Попытка такой системы познать себя приведет к ее усложнению, попытка дальнейшего самопознания — к дальнейшему усложнению и т.д. Например, публикация результатов опросов общественного мнения заставляет людей учитывал эти результаты в своей деятельности, и в дальнейшем — формирует общественное мнение.

Модели систем, как правило, многоуровневы. Простейший уровень модели — модель «черного ящика». Это модель, не рассматривающая внутреннее устройство системы, а описывающая только внешние связи и функции системы. Пример негативного результата такого подхода — модель московского водопровода, которой до недавнего времени руководствовались московские управленцы (рис. 5).

Рис. 5. Система Мосводопровод: а) на первый взгляд, б) на более внимательный взгляд

В используемой модели «Мосводопровод» представляется «черным ящиком» с одним входом (различные источники природной воды) и одним выходом (краны потребителей). Если мало воды на выходе (в кране), значит, надо подать больше воды на вход, увеличивая количество используемых водоисточников. На самом деле у системы два выхода — краны потребителей и дыры в трубах. Чтобы увеличить количество воды в кранах, достаточно перекрыть второй выход, залатав трубы.

Если начать забираться внутрь «черного ящика» (или компоновать различные «черные ящики»), то модель системы становится иерархической. По мере усложнения модели она перестает укладываться в голове одного исследователя, и он отдает моделирование отдельных объектов другим исследователям, а сам рассматривает эти объекты как «черные ящики», о свойствах которых ему сообщают другие исследователи. На границе «епархий» возникает огромное количество неувязок.

Все модели делятся на два принципиально разных типа. Первый — функциональная модель, описывающая последовательность действий системы для достижения интегративного свойства. Второй — структурная модель, описывающая элементы с их характерами, системообразующие связи и потоки, идущие по этим связям. Эти две модели не могут быть одновременно сколь угодно точными. Смешение структурной и функциональной модели недопустимо — из элемента не может следовать функция, и наоборот. Эти две модели должны друг другу соответствовать, то есть каждому элементу приписывается некая функция, а каждую функцию выполняют какие-то элементы.

Моделирование систем — это искусство. Моделирование, как и любой творческий процесс, протекает в результате самоорганизации структур мозга, не управляемой сознанием, являясь во многом следствием интуиции.

Любое моделирование начинается с постановки задачи. Далее необходимо решить вопрос, является ли поставленная задача задачей теории систем, то есть относится ли она к интегративному свойству. Если задача действительно является задачей теории систем, то только тогда объект имеет смысл моделировать как систему. Далее процесс моделирования различается в зависимости от того, какую модель мы строим: прагматическую или познавательную.

В зависимости от того, с каким ресурсом мы имеем дело и какую информацию нужно на него нанести, приходится привлекать аппараты частных наук. Если мы хотим построить молекулу определенной структуры — аппарат химии, если соорудить нечто, что выдержит определенные нагрузки — аппарат сопротивления материалов, если сделать нечто, что почти не испытывает сопротивления воздуха — аппарат аэродинамики и т.д.[1] Существуют и другие приемы построения прагматических моделей. Эти приемы разрабатываются и изучаются специальной отраслью науки, называемой «теория решения изобретательских задач».

Глава 9. Дезорганизация и устойчивость систем

Все в мире находится в постоянном движении, результатом которого нередко бывает нарушение функционирования систем. Наша деятельность тоже может приводить к нарушению функционирования систем. Дезорганизация системы — лишение системы интегративного свойства. Разрушение системы — уничтожение какой-либо части структуры системы с потерей интегративного свойства (подробнее см. Аркадий Пригожин. Дезорганизация).

Устойчивость системы — ее способность сохранять структуру при различных внешних воздействиях. Соответственно неустойчивость системы — способность изменять свою внутреннюю структуру под влиянием внешних воздействий. Любое развитие и изменение системы проходит через стадию ее разрушения, поэтому чем более устойчива система, тем хуже она развивается.

Частным и, пожалуй, наиболее ярким случаем устойчивости системы является гомеостаз — поддержание внутренних параметров системы в определенных пределах при колебании внешних параметров.

Механизмы дезорганизация. Если мы лишаем систему материальных ресурсов, то через какое-то время это неминуемо приведет к разрушению структуры (2-й закон термодинамики). Разрушить элемент можно, приложив к нему «активность», превышающую его «сопротивление». Стойкость системы к разрушению определяется наименее стойким звеном (этот аспект подробно изучается теорией ограничений; см., например, Элияху Голдратт, Джефф Кокс. Цель. Процесс непрерывного улучшения).

Стабилизация системы сводится к сопротивлению указанным воздействиям. Существует два механизма влияния на них: добавление избыточных звеньев, наличие обратной связи (последний может, как стабилизировать, так и дестабилизировать систему). Если изменение какого-либо параметра в контуре обратной связи приводит к его дальнейшему изменению, то говорят, что в этом контуре реализована положительная обратная связь (этот контур еще называют порочным кругом). Если изменение какого-либо параметра в контуре обратной связи подавляет его дальнейшее изменение, то говорят, что в этом контуре реализована отрицательная обратная связь.

Системы с положительной обратной связью неустойчивы. В целенаправленных системах обратная связь играет еще одну крайне важную роль — она направляет функционирование системы к цели.

Глава 10. Развитие систем

Любой акт изменения и, в частности, развития есть последовательность дезорганизации и организации. В процессе развития часть старых связей в системе разрывается, образуются новые связи, и система меняет свои свойства, в том числе и интегративные. Причем развитие может быть, как конструктивным, то есть протекающим с увеличением содержащейся в системе информации (а, следовательно, с появлением новых интегративных свойств), так и деструктивным, то есть протекающим с уменьшением количества содержащейся в системе информации (а, следовательно, с уничтожением интегративных свойств).

В основе изменений лежит противоречие. Противоречие может быть структурным и функциональным. Структурное противоречие так или иначе связано с потоками ресурсов между объектами, ибо именно эти потоки способны дезорганизовать (в частности, разрушить) структуру. Функциональные противоречия возникают в результате разнонаправленных причинно-следственных связей, то есть объекты стремятся уничтожить друг друга как причину.

Противоречие имеет информационную природу. Структура противится своему изменению. Если бы было иначе, все структуры были бы абсолютно неустойчивы. В итоге противоречие оказывается следствием устойчивости систем.

Для предсказания путей развития системы нужно начинать с выявления противоречий в ней и между ней и внешней средой. Задача осложняется тем, что большинство противоречий в системах – скрытые, но могут стать фатальными в ходе своего развития. Для выявления скрытого противоречия требуются зачастую большие усилия, и процедура поиска таких противоречий скорее — искусство. Переход противоречия в открытую стадию проявляется как конфликт. Любое развитие ведет к снятию противоречия.

Чем сложнее система, тем больше в ней противоречий (особенно, запрятанных в низких уровнях) и тем труднее предсказать ее развитие. Если в системе содержится противоречие, конструктор должен для начала попытаться ее оптимизировать. И только если это невозможно — достраивать какие-то подсистемы, направленные на снятие противоречия.

Общая теория развития называется диалектикой. По Гегелю, в качестве основных положений диалектики рассматривают три закона диалектики:

1. Единство и борьба противоположностей.
2. Отрицание отрицания.
3. Переход количественных изменений в качественные.

Рис. 6. Ян (светлый) и инь (темный) — диалектический символ древнекитайской философии, отображающий взаимодействие противоположностей. Слишком большой инь порождает растущий ян, а когда последний становится слишком большим, вновь порождает инь…

Единство и борьба в диалектической паре уже есть противоречие. Оно означает, что отдельно сопряженные объекты не могут существовать, так как немыслимы друг без друга. Диалектические понятия немыслимы одно без другого, так как, либо определяются друг через друга, либо соответствуют противоположным подклассам. Например, понятие «хищник» и «жертва».

Формирование системы из диалектической пары происходит за счет контура обратной связи, который в диалектической паре имеется по определению (в определении говорится о взаимном воздействии противоположностей). Именно контур обратной связи, с одной стороны, снимает противоречие между компонентами, а с другой — придает диалектической паре интегративное свойство.

Любое развитие требует какого-то изменения структуры, при котором происходит разрыв одних связей и образование других. Разрыв связей нарастает как снежный ком, все ускоряясь и ускоряясь. Получается интересная ситуация: разрыв некоторых связей (начало перестройки системы) провоцирует разрыв других связей, вызывая усиление перестройки системы! Налицо положительная обратная связь, которая может привести к распаду системы, что есть качественное изменение.

С другой стороны, формирующаяся система конфигурируется и организует потоки таким образом, что вовлечение в нее новых элементов с подходящими ролями облегчается. Контур положительной обратной связи, приводящий к разрушению старой системы (больше разрывов связей — слабее связи оставшихся элементов — больше разрывов связей), сменяется контуром положительной обратной связи, приводящим к созданию новой системы (больше образующихся связей — устойчивее система — больше новых связей успевает образоваться). И так происходит до тех пор, пока не исчерпаются запасы элементов со свободными входами и выходами. Иначе говоря, включится контур отрицательной обратной связи (больше связанных элементов — меньше возможностей для дальнейшего связывания — меньше вновь связанных элементов), итогом функционирования которого будет стабилизация структуры системы.

Видимо, скачкообразностью качественной перестройки любых систем объясняется отсутствие остатков переходных форм эволюции живого мира, каковое отсутствие дает сильный козырь в руки разного рода креационистов. Если принимать идею скачкообразной перестройки, эти переходные формы должны были существовать всего несколько поколений, и найти их остатки — большое везение.

В ходе качественных скачков часть компонентов системы всегда меняет свой класс на противоположный. Процесс перехода объекта в противоположный класс называется отрицанием. Развитие любой системы всегда проходит через отрицание.

Для адекватного моделирования в структуре объекта должна содержаться структура его противоположности, обладающая всеми свойствами последней. Противоположности становятся все больше и больше похожи друг на друга! Объект становится также, если не лучше, приспособлен к некой роли, как его противоположность. Простой пример: кто такой человек, владеющий силовыми приемами борьбы с другими людьми, информацией о наиболее эффективных путях осуществления преступной деятельности и имеющий обширные связи в преступной среде? Это может быть, как бандит, так и милиционер. Потому-то часто хорошие милиционеры получаются из дворовой шпаны, а отъявленные бандиты — из милиционеров.

Поскольку развитие любых систем имеет схожие причины (противоречия) и подчиняется одинаковым законам (законам диалектики), общие пути развития всех систем тоже оказываются в целом схожи. Пути развития частных систем от возникновения до гибели неоднократно описывались. Так, Л.Н. Гумилев полностью проследил развитие этноса (интегративное свойство — преобразование окружающей среды с целью обеспечения своего воспроизведения и расширения; подробнее см. Лев Гумилев. Струна истории).

Системы в своем развитии проходят несколько этапов (рис. 7).

Рис. 7. Эволюция систем по траектории всплеска

Траектории развития систем. Количественные динамические модели можно представить зависимостью тех или иных параметров от времени. Эту зависимость обычно отображают графиком функции, где по оси абсцисс — время, а по оси ординат — некий параметр. Если необходимо проследить одновременное изменение нескольких параметров, то их откладывают по осям координатной сетки, формируя тем самым фазовое пространство.

Поскольку параметры, отложенные по осям, зависят друг от друга, то геометрическим местом точек, которые могут реализоваться при развитии системы, будут линии. Эти линии называются траекториями системы в фазовом пространстве. Время при этом обычно по осям не откладывается, но его изменение обозначается стрелкой. Иногда точками отмечают равные промежутки времени и тогда видно, насколько быстро система движется по своей траектории (рис. 8).

Рис. 8. Траектория системы «хищник — жертва» в фазовом пространстве. Крестиками отмечены равные временные промежутки

Область фазового пространства, в которую сходятся траектории развития системы, называется аттрактором (от английского «to attract» — притягивать). Если у системы существует два аттрактора, то при каких-то исходных значениях параметров система устремится к одному аттрактору, а при каких-то — к другому. Диапазон исходных значений параметров, при которых система стремится к данному аттрактору, называется бассейном аттрактора.

Если есть бассейны аттракторов, то есть и границы между ними. Если состояние системы лежит строго на границе бассейнов, то малейшее изменение условий «сталкивает» ее в один из двух бассейнов. Более того, границы бассейнов могут иметь настолько сложную и извилистую форму, как, например, у фракталов, что если точка находится вблизи этой границы, то для предсказания ее поведения нужно определить исходные параметры с очень большой точностью (см. Бенуа Мандельброт. (Не)послушные рынки: фрактальная революция в финансах).

Разрыв и образование новых связей часто подвержены разным случайным воздействиям. Поэтому в точках качественных скачков траектория развития системы может ветвиться. Точка, в которой происходит разветвление траекторий развития системы, называется точкой бифуркации (подробнее см. Илья Пригожин. От существующего к возникающему).

Катастрофы. Траектории развития системы могут быть столь причудливы, что в окрестностях некой точки сколь угодно малое изменение внешних условий может привести к скачкообразному изменению параметров. Это означает, что происходит катастрофа. Нужно заметить, что катастрофические изменения параметров происходят настолько быстро, что не описываются даже экспонентой. Мгновенность катастрофических изменений не позволяет списать их на действие контуров обратной связи, так как на их раскрутку все-таки нужно какое-то время.

Моделированием подобных скачков занимается специальный раздел математики, именуемый «теория катастроф». Теория катастроф использует достаточно сложный математический аппарат, поэтому детально вдаваться в нее мы не будем. Скажем лишь, что катастрофы возможны в системах, параметры которых зависят друг от друга явно нелинейно (то есть не могут

В связи с описанными траекториями можно разбить системы на три класса:

1. Очень неустойчивые системы. Их траектории развития сильно зависят от множества случайных факторов, которые невозможно взять под контроль. Поведение таких систем невозможно предсказать. Их поведением невозможно управлять. Такие системы мы будем называть хаотическими.
2. Неустойчивые системы. Неконтролируемые случайные факторы не оказывают существенного влияния на их поведение. Цепью определенных воздействий ее развитие можно направить по той или иной траектории. Однако если такую систему предоставить саму себе, в дело вступят случайные факторы и предсказать направление ее развития станет трудно. Такие системы мы будем называть управляемыми.
3. Устойчивые системы. Все траектории развития таких систем (по крайней мере, в достаточно большой области фазового пространства) ведут к одному аттрактору, поэтому даже значительные воздействия со временем сглаживаются. Для такой системы решаема экспертная задача, ибо ее поведение не зависит от случайных факторов. В то же время решить конструктивную задачу для такой системы, то есть направить развитие системы в заранее заданном направлении практически невозможно.

[1] Вот почему роль общей теории систем не вполне понятна. – Прим. Багузина