ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ И СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ

4. ЭЛЕМЕНТЫ СИСТЕМ И СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ (СТС)

В предыдущих разделах было установлено, что системы моделируются сознанием. В силу принципа иерархичности любая система по своей структуре состоит из подсистем и элементов и сама является частью надсистемы [1]. Поэтому процедура синтеза системы заключается в проведении внешних и внутренних границ. Внешняя граница отделяет систему от надсистемы. Внутренние границы проводятся между подсистемами и элементами. Подсистемы – это совокупности элементов объединенные общей целью, общей функцией. Функции системы являются совокупным результатом активности подсистем и элементов.

Подсистемы являются наиболее крупными и основополагающими частями некоторого объекта. Например, для железнодорожного состава таковыми являются электровоз и вагоны. Для государства подсистемами являются регионы. Для организма – внутренние органы. Сложная иерархическая система может функционировать как единое целое только в том случае, если цели подсистем подчиняются целям более высокого уровня [1].

Считается, что минимальная часть системы (элемент) неделима. В определении системы, данной Л. А. Блюменфельдом, «каждый из элементов внутри системы считается неделимым». Элемент рассматривается как «предел членения в рамках данного качества некоторой системы» [цит. по 2]., так как не имеет смысла его расчленять далее. При расчленении теряются качества элемента.

Следует иметь в виду, что для каждой данной системы понятие «элемент» не является абсолютным, однозначно определённым. Говорить об элементе можно лишь применительно к способу декомпозиции. Исследователь сам по своему усмотрению определяет элемент системы. Например, элементом молекулы обычно называют атом, но не ядро, кварк или фотон. Элементом автомобиля считают, например, коленчатый вал, но не атомы железа и углерода, из которых он состоит. От того, что воображение исследователя расчленит автомобиль на атомы (элементы), способ его функционирования яснее не станет. Врач назовет элементом какой-либо внутренний орган человека (например, сердце). Биолог скажет, что элемент организма – это клетка. Видно, что выбор элементов явно субъективен (но не произволен) и зависит от целей человека, описывающего систему.

В предыдущих главах подчеркивалось, что система – это не физический объект, а некоторый абстрактный образ, отражающий свойства физического объекта. По этому определению любая часть системы также является абстракцией, моделью. В развиваемой Ланге концепции общей теории систем [цит. по 2] «материальность» элементов не играет никакой роли. Элемент и система – категории идеальные. Например, образ атома вообще отсутствует в нашем сознании. По учебникам представление об атоме заключаются в его размерах, массе, валентности, содержании электронов и нуклонов. Каков образ экономической системы, государства? В этих примерах образ, исходящий из ощущений, отсутствует. Существует образ в виде совокупности функций.

В кибернетике системы и их элементы представляются в виде совокупности функций. Способ действия (поведения) элемента математически представляется преобразованием входного вектора «x» в выходной вектор «y», что записывается в виде: Y = T (x). Символ T – оператор трансформации, который представляет собой правило преобразования х в y. Элемент представляется «черным ящиком», содержание которого или неизвестно, или не представляет интереса.

Для объективного отражения реальности системы должны расчленяться на элементы способные к относительно автономному осуществлению определённой функции, которая содействует достижению цели более высокого уровня.

Элемент – это не любой фрагмент объекта. Разделывание рыбы на кусочки для поджаривания нельзя считать анализом (разделением на элементы), т.к. фрагменты не обладают необходимым набором функций и не могут существовать автономно. Но анатомирование рыбы (сердце, печень, мозг и пр.) в отличие от расчленения приближает нас к понятию элемент.

Элемент может существовать автономно, если его деятельность обеспечить адекватным притоком ресурсов и оттоком отходов (продуктов). Для этого элемент должен иметь вход и выход. Любой орган (элемент) можно изъять из организма и обеспечить его функционирование в искусственной среде, подключив системы питания. Клетка может размножаться вне организма в питательном бульоне. Сердце может сокращаться вне организма. Любой элемент автомобиля может быть установлен на испытательный стенд. Атом может существовать практически в любых соединениях. Человек (элемент социума) может переходить из коллектива в коллектив, не теряя своих функций. Но для автономии элемент должен иметь возможность подключаться связями к альтернативным источникам ресурсов. Следует подчеркнуть, что человек переходит из коллектива в коллектив вместе со своими связями, возможностями, функциями. Атом «переходит» из молекулы в молекулу вместе со своими валентностями. Органы для трансплантации можно некоторое время сохранять вне организма, они не теряют своих функций.

Совокупность рассуждений приводит к заключению, что элемент - это не просто «черный ящик», но «ящик» вместе со всеми необходимыми для функционирования связями. Поэтому неверно отделять элемент от связей. Без связей элемент перестаёт функционировать. Деталь, изъятая из автомобиля, не является в сознании наблюдателя элементом, если неизвестно место детали в структуре автомобиля. Анализ двигателя автомобиля заключается в разборке его на части, при этом следует запоминать порядок разборки и функции деталей. Вычленяя элемент из системы, мы должны помнить о его истинных связях. Сборка (синтез) производится в обратном порядке.

Системы, допускающие анализ и синтез без нарушения функций, назовем механистическими. Механистические элементы можно изъять из системы и вернуть обратно (регенерация) без потери свойств системы. Например, человеческий коллектив можно обновлять, заменяя людей. Автомобиль можно ремонтировать, заменяя детали. Можно осуществлять пересадку органов у человека и т.п.

Но не всякие связи, разрушенные при анализе, можно восстановить при синтезе. Допустим, имеется вязанное из нитей кружевное полотно с определенными рисунками. Если вырезать рисунок ножницами, то это приведёт к деформациям всего полотна, нарушению пропорций в узорах. Изменение любой части вызовет реакцию всей совокупности элементов. Вырезанный фрагмент невозможно вернуть обратно без дополнительного «вязания», т.е. кружево придется создавать заново. Камень, вынутый из земли (осталась ямка), не всегда можно положить на старое место. Через некоторое время края ямки обвалятся. Если из живого дерева выдернуть ранее забитый гвоздь, то обратно без усилий вставить его не удастся, т.к. отверстие «зарастёт».

Если рыбу извлечь из воды, то она потеряет возможность размножаться, плавать, жить, дышать и пр. Рыба вне воды – это фрагмент, «вырезанный» из родной среды. Возврат в озеро мертвой рыбы не оживит её. Однако сознание может виртуально дополнить утерянные функции рыбы, и эта возможность спасает системный анализ от дискредитации, как научного метода познания. Изучая даже мертвую рыбу, можно многое узнать о её функциях.

Приведенные примеры показывают, что не всякий абстрактный (мысленный) элемент адекватен физической реальности. Мысленно можно осуществлять манипуляции, которые невозможно повторить в реальности. Поэтому из множества альтернативных систем (элементов) материализовать удаётся не многие. Продолжим наше исследование.

Кирпичный многоэтажный дом относится к классу систем, которые «растут» одновременно с возрастанием количества своих элементов. Дом можно разобрать на отдельные кирпичи и снова собрать. Безусловно, кирпич является элементом дома, но можно ли считать элементом квартиру? Согласно приведенному выше определению, квартиру можно называть элементом, т.к. она является функциональной единицей дома и связана с другими квартирами коммуникациями. Но её нельзя изъять, не разрушив дом.

Элементы не даны заранее для системы; они выбираются в процессе членения системы. Для каждой данной системы понятие «элемент» не является абсолютным, однозначно определённым. Поскольку исследуемая система может расчленяться различными способами, то элемент выбирается применительно к одному из этих способов.

Что можно считать элементом кирпичного дома? Архитектор выстроит следующую иерархию: дом – этаж – квартира – комната – стена – кирпич. Иерархическое разложение дома на указанные подсистемы исходит из готового дома, но строительство ведется в обратной последовательности. Если осуществить физическое членение кирпичного дома на квартиры (равносильно разрушению), то обратно собрать дом из этих подсистем не удастся. Строительство кирпичного дома осуществляется не квартирами, а кирпичами. Упрощенный алгоритм строительства дома сводится к одной основной операции: «кирпич + кирпич». Кирпич связывается с соседними кирпичами до тех пор, пока не замкнется периметр и не возникнет ряд кирпичей. Каждый новый ряд укладывается поверх другого, но не сразу слой на слой (это только в мыслях), а каждый новый слой «вырастает» в виде кирпичных рядов. Дом растет кирпичными рядами, а не квартирами. Итак, мы пришли к понятию органистический элемент, который без ущерба физически нельзя изъять из системы. Элементы, которые не удаётся вернуть обратно после анализа, назовем органистическими. Кирпич – это элемент механистический, а квартира – это элемент органистический.

Механистичность может зависеть от технологии изъятия. Когда были разработаны способы пересадки человеческих органов, сердце стало возможным причислить к классу механистических элементов. Не следует пугаться такой субъективности суждений. Всё в системном мышлении носит субъективный характер. Если субъективность способствует решению задач, то она полезна как приём мышления.

Критерием выбора элементов системы являются их системообразующие свойства, т.е. свойства, которые «взаимоСОдействуют» функционированию системы, достижению общей цели развития. Если цель развития установить не удаётся, то рассматриваются элементы, содействующие стабильности, выживанию.

Для того, чтобы понять, какие свойства элементов считать системообразующими, надо предварительно знать систему (функции, цели), чтобы адекватно её расчленять. Итак, возникает порочный логический круг. Чтобы построить систему, надо знать свойства элементов, а чтобы знать свойства элементов, надо знать систему. Такие задачи решаются методом последовательного приближения. Сначала высказывается гипотеза о свойствах элементов и из них строится система. Полученная система проверяется на адекватность, и в неё вносятся изменения. Измененную систему опять расчленяют на новые элементы, из которых снова строят систему. Эта процедура «подгонки» системы повторятся до тех пор, пока не будет достигнута адекватная действительности модель.

Системообразующих свойств у элементов может быть великое множество, сколько систем – столько и свойств. Среди них существуют свойства, инвариантные для любых систем. К ним относятся: неделимость, взаимосвязанность, когерентность, стохастичность, непрерывное функционирование, целеустремленность, эволюционизм, открытость (вход – выход).

Неделимость вытекает из определения «элемент» (элемент неделим). Взаимосвязанность является свойством обязательным для всех систем. Когерентность – это согласованная, организованная устремленность к общей цели. Стохастичность – это случайность, вариативность, не полная предсказуемость поведения (мы живем в вероятностном мире). Непрерывное функционирование исходит из того, что элемент, не имеющий функций (отдыхающий), как бы отсутствует. Если элемент не функционирует, то его нет смысла включать в систему.

Любой элемент должен иметь входы и выходы, а это означает его открытость, т.е. связь со средой. Открытость может быть разнообразной. В системотехнике [3] различают элементы: источник, потребитель и рефлексивный элемент. Элемент – источник имеет только один или несколько выходов (вход в данном случае не имеет значение). Например, аккумулятор, батарейка, радиопередатчик, магазин. Следует добавить, что у источника должен быть (или был раньше) вход, но на момент описания объекта его присутствие роли не играет.

Элемент – потребитель имеет только вход (входы), а выход не имеет значения. Например, радиоприёмник, покупатель, завод по сжиганию мусора, кладбище и пр. В приведенных примерах можно обнаружить и выход, но для исследователя он не имеет значения, поэтому не замечается.

Элементы «источники» и «потребители» нельзя назвать открытыми системам, поэтому в объективной реальности они не существуют. Они существуют как сильно упрощенные модели. Любой «источник» прекратит функционирование, когда исчерпается внутренний ресурс. Источник является аналогом «вечного двигателя», «запрещенного» термодинамикой [4]. Вечный двигатель это «вечный» источник энергии и работы.

Рефлексивный элемент способен осуществлять преобразование входных сигналов в выходные. Он может иметь множество входов и выходов, поэтому является открытой системой. Например, компьютер, калькулятор, завод по переработке природного сырья, телефон, электронагреватель и др. Все элементы в природе рефлексивные. Когда не учитывают входной сигнал, то элементы можно считать источниками. Если не учитывают выходной сигнал, то их можно считать потребителями.

Элементы, входящие в структуру системы, могут быть внутренними и внешними. Внутренние элементы напрямую связаны только с элементами своей системы. Внешние элементы распространяют свои связи за пределы границы системы. Но эстафетным способом все элементы взаимосвязаны с внутренней и внешней средой.

Особо следует рассмотреть концепцию эволюционизма, которой мало уделяют внимание в теории систем (см. приложение 3). Ничто не исчезает бесследно. Волны «жизни-смерти» сменяют друг друга. Природные системы, завершая свой жизненный цикл, самостоятельно порождают «потомство». На смену вымирающим системам приходят другие.

Объектами кибернетики являлись неразвивающиеся системы. Кибернетика ориентировалась на изучение процессов самоорганизации и поддержания гомеостазиса уже существующих систем («черных ящиков»). Функцию гомеостазиса, обеспечивающего поддержание динамического постоянства жизненно важных системных параметров организма, впервые ввёл кибернетик У. Р. Эшби [5]. Кибернетический объект функционировал или деградировал (разрушался, терял свои полезные свойства), но никогда не эволюционировал. «Старая» ОТС неадекватно описывает статичную реальность и потому в ОТС необходимо усилить концепцию эволюционизма.

В главе 1, используя эту концепцию, мы критически рассмотрели понятие «системная иерархия» и внесли в неё изменения. Продолжим развитие синергетической теории систем.

Эволюция всегда осуществляется как совокупная эволюция всех элементов системы. Например, модернизация некоторого завода осуществляется посредством замены устаревшего оборудования. Замену осуществляют постепенно. Замена 10 % станков практически не изменит эффективности производства. а замена 50% станков станет заметной. Полная реконструкция выведет производство в лидеры отрасли. Эволюция завода (системы) осуществляется в результате эволюции станков (элементов), поэтому идею эволюционизма необходимо распространять на все подсистемы и элементы. Приняв концепцию эволюционизма, любой объект (систему) следует рассматривать в прошлом, настоящем и будущем.

В работах Урманцева Ю. А., связанных с ОТС, эволюционные мотивы звучат достаточно ярко. Об этом свидетельствует его классификация систем на статические, динамические, развивающиеся, устойчивые, неустойчивые, и их комбинации [6].

Эту классификацию можно упростить, исключив из рассмотрения статические системы, их в природе не существует (или тогда надо отказаться от парадигмы глобального эволюционизма). Моделирование того, что противоестественно, редко бывает полезным. Только медленно изменяющиеся объекты на коротком отрезке времени можно условно считать статическими.

4.1. Концепции синергетики в ОТС

До появления кибернетики в диалектике широко использовались понятия «развитие», «скачки», переходы от одного качества к другому. Но эти понятия принимались как факт без объяснения механизмов их осуществления. Дарвин очень успешно для своего времени объяснил механизм развития, который сводился к известной триаде: изменчивость, наследственность, естественный отбор [7].

Но не только живая, но и вся природа фактически является единым, непрерывным, «переходным» процессом. Мы живем в эволюционирующем мире. Если на это не обращать внимания, то невозможно прогнозировать будущее. В ответ на кризис исчерпавшего себя статичного и линейного мышления возникла синергетика (см. приложение 4).

Синергетика, основные положения которой были сформулированы Г. Хакеном, представляет собой метод исследования открытых самоорганизующихся систем [8]. Г. Хакен стремился огромную, хаотическую информацию о системах превратить в небольшое число законов или концепций.

Синергетика родилась не на пустом месте. Из теории организации, теории систем были позаимствованы понятия «иерархичность», «системность», «обратные связи». Эти понятия до появления синергетики активно разрабатывались в кибернетике и общей теории систем [9]. Синергетика обогатила понятийный аппарат системного мышления и способствовала формированию новой парадигмы современных системных исследований. Биология, изучающая живые гомеостаты, дополнилась генетикой, исследующей процессы изменчивости и эволюции. Теорию эволюции Ч. Дарвина, также можно считать предшественницей синергетики.

Сформировались представления, что в некоторых случаях утрата гомеостазиса не только допустима, но и становится единственным условием сохранения системы. Например, чтобы бабочка как вид не исчезла, ей периодически приходится становиться «куколкой». Живой мир с целью самосохранения вынужден приспосабливаться к новым экологическим нишам посредством изменения своего тела, психики и др. Важным свойством сложных систем является способность к внутренним переходам, изменениям качественного характера, благодаря которым возникает возможность адаптироваться к неблагоприятным изменениям среды.

Синергетика сконцентрировала своё внимание на раскрытии причин самоорганизации, механизмов развития, но как всегда «за кадром» остается вопрос, откуда взялись законы развития? Обычно звучит неопределённый ответ: «таково свойство материи». Это свойство материи пытаются свести к информации, к информационной модели будущего, которая в свернутом виде находится в материальном субстрате [10]. Идея свёрнутой информации в материальном субстрате очень давно присутствовала в философии Анаксимандра [11].

Общая теория систем, описывающая трехмерный мир, «слепа» в четвертом измерении. Синергетика усиливает значимость процессов, происходящих в четвертом измерении (времени). Поэтому четырехмерную ОТС назовем «Синергетической теорией систем» (СТС).

Изучение состояния организаций вне развития стало тормозить научный прогресс. Например, свойства стали, вкус торта нельзя воспроизвести только на основании знания их состава. Важно знать последовательность и условия приготовления композиций. Сажа и алмаз состоят из атомов углерода, но как сажу превратить в алмаз? Можно просто констатировать факты «склеивания» предметов, но знание технологи и алгоритма склеивания позволит достигать более прочного соединения.

СТС позволяет видеть Мир «объемно», открывая новые его грани. В качестве примера сравним точки зрения двухмерного и трехмерного существа [12]. «Плоское», двумерное существо может читать только одну страницу книги, чтобы попасть на другую страницу требуется выйти в третье измерение. Но даже чтение плоской страницы предполагает сканирование текста, т.е. движение по оси времени, по определённому алгоритму. Классическая ОТС является «плоской», развиваемая синергетическая теория систем (СТС) ведет к четырехмерному, темпоральному восприятию систем и элементов. Поясним эту мысль аналогией, заимствованной у П. Д. Успенского [12], который исследовал многомерный Мир.

Предположим, что некоторое двумерное существо «живет» на плоском круге. Движение плоского круга по оси перпендикулярной его плоскости образует трехмерный цилиндр (рис. 4.1. А).

Время

А В

Рис.4.1. Геометрические аналоги эволюционных рядов

Если в процессе движения круга равномерно увеличивается радиус, то вместо цилиндра получится конус (рис 4.1. В). Если круг перемещается не по прямой, а по окружности, то образуется тор (бублик). Вращение круга вокруг своего диаметра образует шар. Однако поперечное сечение этих фигур всегда образует круг. Для двумерного существа объемных фигур не существует. В двумерном мире нет цилиндра, конуса, тора, а существуют только круги разного радиуса.

Важно подчеркнуть, что для трёхмерной ОТС, системой является, например, конус, а для четырехмерной СТС - системой является эволюционный ряд конусов («кинофильм», онтогенез, биография, филогенез). В четырехмерном пространстве - времени любая система и её элементы выглядят как кинофильм, который невозможно представить целиком. Наше сознание сканирует его по кадрам. Классическая ОТС рассматривает систему, как один кадр кинофильма, но СТС воспринимает все объекты как процессы, развернутые в четырехмерном пространстве – времени (кинофильм).

Человеческое подсознание обладает способностью «видеть» своё далекое прошлое, совмещать ощущения прошлого и настоящего, «прокручивать» события в любой последовательности, т.е. путешествовать в своём субъективном времени (Юнг, Фрейд, Гроф и др.) [13].

Следует отметить, что у буддистов давно имеется представление о сосуществовании прошлого и будущего в каждый миг, в каждый момент времени. В каждом моменте буддийского сознания присутствует весь его временной ряд с настоящим, прошедшим и будущим [8].

Г. Н. Альтшуллер [14] рекомендует изобретателям для генерации оригинальных решений (изобретений) использовать представления о временном ряде. Представления о функциональных рядах можно увидеть также в работах биолога С. Мейена, который рассматривал эволюцию каждого органа отдельно. Например, эволюция конечностей развивалась в последовательности: плавник – лапа – нога – рука (крыло) [15].

Известной способностью подсознания является выделение последовательности звуков в виде мелодии на фоне динамичной полифонии оркестра. Если наблюдаемый объект, в процессе эволюционных преобразований, остаётся узнаваемым, как и мелодия, то это происходит потому, что в нем сохраняется некоторая «главная» функция. Сознание способно помнить эволюционный ряд последовательных событий, как кинофильм.

Если отснять кинофильм о растущем цветке, то этот фильм можно считать аналогом эволюционного ряда цветка. Процесс развития открывает много новой информации, которую невозможно узнать при изучении взрослого растения. Фильм можно «прокручивать» с разной скоростью («лупа» времени), открывая много новой информации. Можно сравнивать, например, жизненные циклы бабочки однодневки и слона, приводя их к одному масштабу времени.

Итак, логика, системный и темпоральный взгляд являются подсознательными механизмами познания Мира. Поэтому «Общая теория систем» (ОТС) должна включать в себя идеи синергетики, превращаясь в синергетическую теорию систем (СТС).

Эволюционный ряд, как и понятие «система», является продуктом деятельности сознания. Присутствие наблюдателя накладывает дополнительные ограничения, связанные с интервалами наблюдения. Наблюдения за человеком старшего возраста не дает возможности представить его младенческий образ. Картину эволюции биосферы миллионы лет назад никто не созерцал, но по сохранившимся ископаемым остаткам ученые частично смогли её реконструировать. Например, пунктирная часть конуса (рис. 4.1) к моменту наблюдения могла уже закончить своё существование, но её можно моделировать мысленно. Каждый актуальный эволюционный ряд имеет реальные границы в пространстве и во времени, но сознание может создать его виртуальное продолжение в прошлое и будущее.

Временная протяженность эволюционных рядов зависит от темпа «вымирания» старого и темпа образования нового. Например, многочисленные простейшие одноклеточные жители Земли – прокариоты сегодня выродились в малочисленные колонии. Глобальная экспансия рептилий завершилась, остались вымирающие черепахи, змеи, крокодилы, ящерицы и др. Неандертальцы вымерли полностью (сохранилась память в ископаемых остатках и настенной живописи), но расплодились люди.

Итак, прошлое имеет тенденцию исчезать, распадаться, поэтому эволюционный ряд напоминает след реактивного самолёта в небе. Передний фронт перемещается и растет, задний – сокращается. Распаду, разрушению подвержены «старые» структуры. Если структура продолжает существовать в наше время, следовательно, она еще молодая. Атомы существуют многие миллиарды лет, очевидно, их жизненный цикл очень продолжительный.

Однако распад структур не означает, что исчезает память (информация) о ней. Каждый новый объект может возникнуть путем нового сочетания предшественников, поэтому «старое» обязательно входит в структуру «нового». Очевидно, что анализ структуры нового может дать сведения о прошлом. Примерами могут служить исторические исследования, изучение архивов, раскопки захоронений и древних поселений. Устройство древних одноклеточных можно понять по исследованию современных клеток. ДНК человека хранит память о вымерших организмах [16, 17]. Изучение современных клеток позволило высказать предположение о древних доклеточных формах жизни. Сыщик по следам раскрывает прошлые преступления. Годовые кольца на пеньках деревьев могут рассказать о климате прошлых веков. Эволюционный ряд может быть продлен в «глубь веков» на необходимый интервал.

Итак, в СТС вместо понятия элемент вводится понятие элементарный эволюционный ряд (ЭР). Он метафорически представляется кинофильмом, который можно «прокрутить» в сознании. Чтобы воспринимать систему в виде совокупности ЭРов, связанных между собой, требуется тренировка пространственно – временного воображения. Полнота представления ЭРа в сознании человека зависит от его эрудиции и научных знаний.

При системном анализе неизвестного объекта на основе классической ОТС бывает трудно понять цель его функционирования потому, что цель находится в будущем. Образ системы в СТС складывается одновременно из настоящего, прошлого и будущего, поэтому система и цель естественным образом совмещаются. Прошлое хранится в памяти материальных структур (геологическая «летопись», ДНК, мозг, техногенные носители информации и т.п.), поэтому отсутствующие части ЭРа могут быть дополнены сознанием. На рисунках 4.2. А и В показывается различие между элементами ОТС (пластинки) и элементами СТС - эволюционными рядами пластинок (ЭР).

Время

ЭР1 ЭР2

Э1 Э2

А ……..… С

Рис. 4.2. Схемы взаимодействия элементов Э1 и Э2 в ОТС и эволюционных рядов (ЭР1, ЭР2) в СТС.

В ОТС связи распределены в пространстве между элементами, а в СТС связи существуют как в пространстве, так и во времени (связь времен). Это радикально меняет представление о взаимодействиях. Взаимодействия могут быть настоящими и прошлыми. Прошлые взаимодействия могут определять состояние настоящего. Приведем примеры влияния темпоральных (временных) связей на развитие природных объектов.

При взрыве гранаты осколки разлетаются совместно, практически не влияя друг на друга. Если рассматривать осколки в некоторый момент после взрыва, то с точки зрения ОТС, их нельзя назвать системой, т.к. они не взаимодействуют между собой, но общая цель у них имеется (накрыть некоторое пространство). Если отснять кинофильм о взрыве, то можно увидеть причину когерентного полета осколков. Дальность, направление разлета осколков конструктивно запрограммированы в устройстве гранаты. Стартовое взаимодействие, которое существовало до взрыва, виртуально продолжало функционировать и после него. Аналогично приказ командира является программой действия бойца на всем протяжении боя. Приведём другие примеры.

Можно мысленно представить кристалл бесконечного размера. Кристалл – это явная система, где все элементы занимают точно заданные места и взаимосвязаны. Кристалл стремится сохранить свою организацию, внутренними силами противодействуя попыткам разрушения. Но влияние каждого отдельного элемента (атома) распространяется только в некоторой ограниченной области. Можно отломить часть кристалла, но это не нарушит порядка расположения атомов на другом его конце. Этот признак противоречит концепции целостности системы. В целостной системе любые изменения должны отражаться на всех элементах системы. Если система не целостная, то почему тогда все элементарные ячейки кристалла идентичны. Получается, что при ограниченной длине связей может возникать организованность, превышающая намного порядков по размерам длину связи. Противоречие возникает в силу игнорирования эволюционных процессов образования кристалла. Объяснение приведенного феномена заключается в следующем.

Рост кристалла начинается из зародыша. Размеры зародыша соизмеримы с длиной межатомных связей. На этой стадии нет противоречия между целостностью системы и длиной связей. Далее кристалл растет слоями. Один слой (субстрат) определяет структуру следующего наслоения. Точно так поддон для хранения и транспортировки яиц имеет ячейки (углубления), которые детерминируют расположение слоёв яиц. Информация первичного субстрата передается от слоя к слою. Имеет место поток информации от центра роста к границе растущего кристалла. Описанный процесс позволяет возникнуть системе очень большого размера, но при этом прямая связь между отдалёнными элементами практически теряется, однако остаётся системообразующая память о прошлых связях. Системообразующие виртуальные связи продолжают сохраняться в памяти системы.

Однояйцевые близнецы имеют в своей основе одинаковые программы развития (ДНК). Взаимодействие между ними во взрослом состоянии можно минимизировать, но стартовая генетическая программа до смерти будет влиять на сходство их поведения [18].

В качестве иллюстрации познавательных возможностей СТС попытаемся разрешить противоречие между философской и кибернетической трактовкой понятия «система» (смотри главу 1).

Модель расширяющейся Вселенной предполагает начальное (сингулярное) состояние, когда размеры Вселенной были ограничены и сигналы взаимодействия достигали любых её элементов. Взаимодействие между подсистемами Вселенной по мере её расширения ослабевает, но стартовой программы достаточно, чтобы эстафета развития продолжалась. Вселенную можно считать системой потому, что её части продолжают «помнить» стартовый алгоритм и эта виртуальная связь продолжает управлять развитием. Что произойдет с Вселенной после исчерпания стартового потенциала, нам не известно. Итак, противоречие между философским и кибернетическим пониманием системности снято благодаря представлениям СТС.

Рассуждения по поводу СТС привели нас к выводу о возможности существования «виртуальных» взаимодействий между элементами систем.

ОТС разделяет объекты на элементы, способные функционировать для достижения общей цели. Синергетическое мировоззрение разделяет познаваемый Мир на темпоральные элементы (ЭРы), которые «растут», разветвляются (рис.4.2.С) и сплетаются в новые комбинации.

Интеграция нескольких ЭРов означает, что сознание перестает воспринимать их как функциональные отдельности, и отмечает появление нового качества (эмерждентность). Например, две капли воды при слиянии образуют одну крупную каплю. Два кусочка пластилина разного цвета при перемешивании образуют новую многоцветную фигуру. Одноклеточные организмы, объединившись, образуют новое качество – организм. В СТС проявляются такие свойства элементов, которые не рассматриваются в ОТС.

В примере с домом кирпич является элементом, имеющим возраст, равный возрасту стен дома. Строительство дома началось с первого кирпича и закончилось последним кирпичом. Мы подразумеваем не конкретный кирпич, а его абстрактный образ, «кирпич – элемент». Назовем такой элемент насцентным (первородным) элементом. Например, клетки – это насцентные элементы организмов. Зуб мудрости, вывеска на доме – это не насцентные элементы.

Для статичных, не развивающихся систем понятие «насцентный элемент» лишнее, но для системно – эволюционного анализа такое понятие может принести пользу. В процессе развития системы насцентный элемент присутствует в течение всего её жизненного цикла, и при этом он может сам изменяться. Если дом строится очень долго и за это время эволюционирует технология изготовления кирпича, то верхние этажи будут сложены другими кирпичами (но все же кирпичами). Если на верхних этажах кирпичи будут связывать стальной арматурой, а на нижних нет, то арматура становится новым элементом. Назовем его ассоциированным (приёмным) элементом.

Итак, в СТС могут быть элементы:

· «родные» (насцентные), имеющий возраст, равный возрасту изучаемой системы;

· ассоциированные (приёмные), имеющие разный возраст и входящие в состав системы в разное время;

· механистические элементы, которые можно физически изъять и вернуть обратно без потери свойств (регенерация);

· органистические элементы, которые выполняют определённую функцию, но не могут быть извлечены из системы и возвращены обратно без потери функции.

Выводы

1. В силу принципа иерархичности любая система по своей структуре состоит из подсистем и элементов, а сама является частью надсистемы.

2. Подсистемы – это совокупности элементов объединенные общей целью, общей функцией. Функции системы являются совокупным результатом функционирования подсистем и элементов.

3. Исследователь сам по своему усмотрению определяет элемент системы.

4. Элемент – это не любой фрагмент объекта. Он должен обладать системообразующими функциями.

5. Критерием выбора элементов системы являются их системообразующие свойства (инвариантные для любых систем): неделимость, взаимосвязанность, когерентность, стохастичность, непрерывное функционирование, целеустремленность, эволюционизм, открытость (вход – выход).

6. Механистические элементы можно изъять из системы и вернуть обратно (регенерация) без потери свойств системы.

7. Органистические элементы без ущерба физически нельзя изъять из системы.

8. Элемент – потребитель имеет только вход (выход не имеет значения). Элемент - источник имеет только выход. Рефлексивный элемент осуществляет преобразование входных сигналов в выходные.

9. Элементы, входящие в структуру системы, могут быть внутренними и внешними. Внутренние элементы напрямую связаны только с элементами своей системы. Внешние элементы распространяют свои связи за пределы границы системы.

10. Классическая ОТС, описывающая трехмерный мир, «слепа» в четвертом измерении, рассматривает систему как один кадр кинофильма. Но СТС воспринимает все объекты как процессы, развернутые в четырехмерном пространстве – времени (кинофильм).

11. Синергетический и эволюционный подходы к теории систем приводят к необходимости заменить понятие «элемент» понятиями «эволюционный ряд» (ЭР).

12. Эволюционный ряд есть развертка во времени структуры и функций элементов. Каждый ЭР начинается от единичного события и разветвляется в процессе своего жизненного цикла. ЭР существует одновременно в прошлом, настоящем и будущем.

13. Не все ЭРы находятся в иерархических соотношениях. Существуют и анархические альянсы.

14. Вселенная развивается как «букет» ЭРов. Развитие любого ЭРа периодически сопровождается его ветвлением, расщеплением, бифуркациями.

15. Системные связи распределяются в пространстве и во времени. Связь времен может быть не только стартовой, но и финишной. Локомотивом цепи событий может быть не начальный импульс, а последний в этой цепи.

Контрольные вопросы

1. Что понимают под элементом системы и подсистемой?.

2. Приведите примеры элементов и подсистем разных объектов

3.Что представляет собой функция системы?

4. Почему неверно отделять элементы от связей?

5. Что является механистической системой и механистическим элементом? Приведите примеры.

6. Дайте определение органистического элемента.

7. Какие критерии используются для выбора элементов системы?

8. Перечислите системообразующие свойства у элементов и охарактеризуйте их.

9. Какие элементы различают в системотехнике? Дайте определения.

10. Что такое синергетика и какие новации синергетика вносит в ОТС?

11. В чём главное отличие СТС от ОТС?

12. Что такое элементарный ряд (ЭР)? Приведите примеры ЭРов

13. Поясните, что есть «темпоральный», «насцентный» и «ассоциированный» элементы.

Литература

1.Блауберг И. В., Мирский Э. М., Садовский В. Н. Системный подход и системный анализ // Системные исследования. Ежегодник. - М.: 1982.

2.Садовский В. Н. Основания общей теории систем. - М.: 1974.

3.Дружинин В. В., Конторов Д. С. Системотехника. - М.: Радио и связь, 1985.

4.Витков Л. П. Термодинамика и молекулярная физика. - М.: Просвещение, 1971.

5.Эшби Р. Введение в кибернетику. - М.: Иностр. Лит., 1970.

6.Урманцев Ю. А Общая теория систем: состояние, приложение и перспективы. - М.: Система. Гармония, 1987.

7.Дарвин Ч. Происхождение видов. - М.: 1987.

8.Князева Е. Н, Курдюмов С. П. Основания синергетики. Режимы с обострением, самоорганизация. Темпомиры. – СПб.: Алетейя, 2002.

9.Богданов А. Л. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1983.

10. Ровинский Р. Е. Самоорганизация как фактор направленного развития // Вопросы философии, 2002. №2.

11. Философия /под редакцией В. Н. Лавриненко, В. П. Ратникова. - М.: ЮНИТИ, 2000.

12. Успенский П. Д. Tertium organum. – СПб.: Андреев и сыновья, 1992.

13. Юнг К. Г. Психология бессознательного. - М.: Канон, 1994.

14. Альтшуллер Г. С. Творчество как точная наука. - М.: Сов. Радио, 1979.

15. Мейен С. В. О соотношении номогенетического и тихогенетического аспектов эволюции. // Ж. Общей биологии, 1974. №3.

16. Максимов Н. Верстовые столбы наследственности. // Знание – сила, 1995, №6.

17. Максимов Н. Мыши и динозавры. // Знание-сила, 1995, №5, с.38.

18. Равич – Щербо И. В., Марютина Т. М., Григоренко Е. Л. Психогенетика. - М.:АПЕКТ ПРЕСС, 2004.