3.3. Механизм управления сложными (живыми) системами.
Управлять – это значит побуждать
управляемый элемент к нужным действиям.
Если управляемый элемент – человек, животное или коллектив, то в этом случае
управление приобретает особую специфику. Сложные системы, а к ним относится
человек, имеют возможность выбирать, изменять своё поведение в зависимости от
обстоятельств. У людей нет кнопок, рычагов, педалей, посредством которых их
можно заставить выполнять те или иные действия. Этим человек отличается от
машины. Но у человека есть потребности, цели и стремление их удовлетворить.
Если иметь возможность изменить внутреннюю и внешнюю среду человека, то эти
действия спровоцируют некоторое его поведение, направленное или на устранение
нежелательного воздействия (принцип Ле-Шателье), или на сохранение (если
изменение воспринимается как желательное). Прямое воздействие на морфологию
человека (побои, истязания, казнь и т.п.), с целью побудить его к нужным
действиям, хорошо известны в истории человечества. Этот способ управления
достался нам в наследство от животных предков, которые ещё слабо владели
средствами «экономического» воздействия.
В ходе эволюции человечество приобрело
другие, социально менее опасные средства воздействия, управления. Научившись
активно изменять окружающую среду, люди
стали использовать это средство как кнут и пряник. Изменения во внешней среде
«мягко» воздействуют на морфологию управляемого элемента, побуждая, провоцируя
его на определенные ответные реакции. Такой метод управления назван
рефлексивным [91]. Рефлексивный метод стохастичен, так как достоверно
спрогнозировать ответную реакцию на него не возможно. Достоверное управление
требует хороших знаний об управляемом объекте.
Человек,
общество и другие биологические объекты являются открытыми, нелинейными
системами, т.е. потребляют ресурсы и выделяют метаболиты. В связи с этим
наиболее эффективное воздействие на социум можно оказать посредством
регулирования потоков ресурсов и метаболитов. Перекрывая и распределяя ресурсы
можно провоцировать управляемый объект (УО) на желаемые для управляющей системы
(УС) действия. Наиболее важный современный ресурс – это деньги. В древние
времена разновидностей ресурсов было больше, так как велось натуральное
хозяйство. Очевидно, воздействие на самый важный, незаменимый ресурс позволяет
наиболее эффективно управлять. Под ресурсом понимается и сырьё, и территории, и
«духовные» ресурсы (удовольствия) и время. Ресурс - это то, что
удовлетворяет потребности и позволяет оптимально функционировать.
Чем
в большей степени поведение УО определено рефлексами (достоверными реакциями),
тем легче им управлять. Человек обладает и рефлекторным и «сознательным»
поведением. «Сознательное» поведение
менее предсказуемо.
Приведем
примеры, как ресурсы используются для реализации власти. Государственная власть
опирается на те средства, которые изымаются у производителей благ. Средства
(ресурсы) изымались в форме дани, оброка, налога и т.п. Так было всегда и этому
приходилось подчиняться потому, что так устроены все сложные системы. В
противном случае пришлось бы «воевать» каждому со всеми, приходя к консенсусу интересов как, например,
в биоценозах, во взаимоотношениях хозяин – паразит, жертва – хищник [222].
Древние города – государства были гигантскими складами продукции, изъятой у
народа и распределяемой верховными правителями. Именно возможность распределять
ресурсы обеспечивала власть и определяла
механизм управления. И сейчас в нашей стране административный центр стремится
сконцентрировать все рычаги управления у себя. Руководитель при распределении
ресурсов отдаёт предпочтение себе и приближенным. Философ Древнего Китая
Мэн-цзы (IV
– III в. до н.э.)
утверждал: «Управляемые содержат тех, кто ими управляет. Таков всеобщий закон в
Поднебесной». Таким образом, управляющие системы распределяют ресурсы, которые
сами не производят [79]. Управляющие подсистемы, накапливающие
информацию, являются как бы самоценными. В армии ценность жизни
командира, штаба, ставки главнокомандующего всегда выше жизни солдата. Муравейник
как святыню охраняет муравьиную матку. Информационный блок в живых организмах
является главной ценностью. Он всегда защищён от повреждений. Ядро клетки
защищено протоплазмой, мембраной. Мозг животных окружён прочной костной тканью.
Известны исследования, показавшие, что в стадиях глубокого истощения от голода,
мозг не уменьшает своей массы, хотя остальные органы (кроме сердца) теряют
массу, используются как пища для организма. В трудный период жизни ДНК клетки
сворачивается в очень плотный клубок, в
который не могут проникнуть агенты разрушения, и клетки впадают в анабиоз
[218]. Попытаемся разобраться, откуда взялось управление и почему ему отводится
такая важная роль в живых объектах.
В главе 2 мы показали, что эволюция,
усложнение Мира есть следствие работы сил взаимодействия. Информационные пакеты
усложнялись, становились полифильными, их рост ускорялся. В сложных достаточно
устойчивых системах появились «путепроводы» для циркуляции информации, возникли
контуры управления (обратные связи). Но усложнение вступает в противоречие с
устойчивостью. Очень сложные структуры уже не могут существовать без управления. Управление (центр управления)
появилось как следствие эволюционной дифференциации, специализации элементов,
разделения функций и объединения в систему. Одна из подсистем
специализировалась в качестве центра управления.
Части
целого (системы) различны по темпу жизни, по стойкости к среде, по функциям,
конкурируют между собой за ресурсы. Конъюгация
сложных элементов требует слишком больших усилий для координации их
действий и это может быть причиной распада системы [38]. Каждая подсистема «желает» получить
больше и отдать меньше, и не может относиться к интересам других как к
интересам своим собственным. Даже в колонии бактерий нет равенства. Внешняя
среда никогда не может быть одинаковой для центра и периферии колонии.
Особо
следует обратить внимание на то, что управляемые системы проявляют большую
«разборчивость» в процессах конъюгации, чем неуправляемые. Детерминантом
поведения управляемых систем является будущее – результат. Управляемая система избирательно
вовлекает в свой состав элементы, которые могут способствовать достижению
будущего результата. Поэтому внутреннее разнообразие управляемых систем,
несколько меньше, чем самоуправляемых (стохастичных). Например, при приеме
на работу новых работников, берут не всех желающих, а тех, которые могут
способствовать целям организации. Этот вывод может быть использован для
уменьшения страхов по поводу снижения разнообразия биосферы под влиянием управляющей
деятельности человека. Управление всегда уменьшает разнообразие системы, но при
этом обрекает управляющую подсистему на неустанное, контролируемое
регулирование процессов гомеостаза. Чем совершеннее система управления, тем
меньше стохастизм, тем меньше риск при выборе путей развития. Но если за
управление принимается «не развитая»
подсистема, мешающая процессам самоорганизации и не способная «вести» за собой
по правильному пути, то последствия приводят к кризису, гибели,
самоуничтожению. Человеческая история содержит множество примеров распада
империй.
Системы
управления объектами высших уровней сложности (животные, человечество)
всегда иерархичны, так как деятельность
огромного числа элементов, подчиненных общей цели, нуждается в координации из
общего центра [308]. Согласно теории систем, координация работы из общего
центра требует минимума сигналов и наиболее экономична, если центры управления
иерархичны [203]. Высшие уровни управления ликвидируют «горизонтальные»
конфликты между элементами. Органы управления должны поддерживать
баланс интересов между исполнительными подразделениями. В противном случае
подразделения начнут ограничивать свободу друг друга и результатом будет
монополизм сильнейшего. Плохую свободу следует ограничивать [31]. В иерархических
системах управления количество управляющих элементов (подсистем) на высших
уровнях всегда меньше, чем на низших. Начальников меньше, чем подчиненных.
Такая пирамида власти отличается от эволюционной пирамиды тем, что в
эволюционной пирамиде разнообразие высших уровней больше, чем низших (см. главу
2).
Все
живые системы сложены из очень не прочных элементов (белков). Можно
предположить, что белковая жизнь возникла в связи с тем, что белковая
молекула одна из самых крупных и
содержит в себе информации на много больше, чем другие простые молекулы.
Количество возможных состояний в белковой молекуле огромно, а это означает
наличие большого объема памяти. Наличие памяти является условием возникновения
сигнальной информации, управления и жизни.
Неустойчивые,
но управляемые системы, приобрели способность восстанавливать утраченное
равновесие, утраченные структуры (регенерация). Эта способность также появилась
не сразу, а в результате эволюции более простых систем. Стремление к
устойчивости можно увидеть на уровне самых простых систем (качание маятника).
Кристаллы способны восстанавливать разрушения поверхностного слоя (ремонт
структуры). Поэтому, чтобы сохранить сложную систему от распада, необходимо
постоянно осуществлять «ремонт» и замену элементов системы. Например, белковую
молекулу приходится «подновлять» каждые двое суток. Мягкие ткани организма
заменяются в среднем через три месяца [13]. Технические системы человека также
нуждаются в ремонте. Таким образом,
система управления живых объектов одной из главных своих функций имеет
процессы регенерации.
Любой
социум (насекомые, животные, люди) способен функционировать и самосохраняться
только тогда, когда элементы, в него
входящие, имеют способность подчиняться управляющим посылкам. Поэтому рефлекс подчинения
«зашит» в генетической программе у всех социальных существ. Человек рождается с
этим рефлексом и это даёт возможность родителям управлять процессом воспитания.
Врожденный рефлекс закрепляется воспитанием. Мораль, этика, религия, культура,
обычаи, право и т.п. – это всё механизмы, ограничивающие разброс поведения
индивидуумов с целью консолидации общества, облегчения управления.
Мы
уже говорили о том, что управлять можно путём вмешательства в структуру
управляемого объекта (УО). Вмешательство может быть прямое и опосредованное
(через среду обитания, ресурсы). Можно выделить также прямое информационное
вмешательство, которое действует целенаправленно на центр принятия
решений УО. Вмешательство может изменять программы поведения УО, навязывая
ему некоторый образ действий. Известны такие способы информационного
вмешательства, как внушение, гипноз, зомбирование, общественное мнение,
воспитание, пропаганда и т.п.
Минимальной
энергоемкостью обладает прямое информационное воздействие на ЦУ (воспитание, провоцирование).
Изложенное, можно проиллюстрировать следующей схемой (рис.3.3.1).
Рис.3.3.1. Способы воздействия
на центр управления.
Описанный
механизм управления «работает» и в среде животных (дрессировка), и в среде
людей. Но у людей в большей степени становятся значимыми каналы 1 и 2. По
моральным соображениям канал 3 (физическое насилие) общество старается минимизировать.
Для
реализации выше описанных механизмов
управления в ходе эволюции должны были возникнуть специализированные
носители информации – элементы памяти, обладающие большой ёмкостью и гибкостью,
например, скопления нервных клеток, мозг и позже электронные банки данных.
Кроме того, появилась сигнальная система передачи информации.
Сигнальная
система управления подразумевает существование памяти, где уже есть «образ»
сигнала и
программы реагирования на него. При этом сигнал не являет собой
отражение какой-либо структуры, а является лишь средством запуска определённых
программ поведения системы. В
сенсорных системах информация «сжимается», кодируется, превращается в сигнал.
Получая сигналы от нейронов-детекторов, мозг формирует образ раздражителя и
сравнивает его с образами, хранящимися в памяти (распознавание образов).
Кибернетический
взгляд на управление позволил вычленить то общее, что роднит управление машиной
и управление биологическими системами.
Управление обеспечивается посредством циркуляции информации в контурах обратных
связей. Благодаря работам П.К.Анохина [15], И.И.Шмальгаузена [301, 303],
Н.Винера [53], Абдеева [2] сложилась модель управления для любых сложных
систем, состоящая из объекта управления (ОУ), управляющей подсистемы (УП),
связанных контурами прямых и обратных связей. Таких контуров может быть
несколько.
Рис. 3.3.2.
Обобщенная модель управления.
На
рисунке 3.3.2 показана система управления только с двумя контурами. Высшая
подсистема управления (ПУ2) доминирует над низшей (ПУ1),
но низшая также находит решения, которые используются высшей. По сути, имеет
место коэволюция центров управления разных иерархических уровней. Нижние
центры управления ограничены решением «внутренних» проблем, исходя из имеющихся
в центре ресурсов. Верхние уровни ориентированы
также и на внешнюю среду. Они управляют как подсистемами, так и
надсистемами, подключают внешние ресурсы
для решения проблем организации. Открытость системы реализуется
именно верхними уровнями управления. Управление обеспечивается циркуляцией
информации по контурам обратных связей. Централизованное управление
обеспечивается обратными связями низших центров с высшим центром управления. В
любых системах циркуляции оперативной информации присутствуют естественные и
специально созданные информационные фильтры
Ф, которые отделяют полезную информацию от бесполезной.
Кибернетик
С. Бир, разработал модель жизнеспособной фирмы, напоминающую схему управления в
живых организмах [31, 279]. Система имеет пять иерархических уровней
управления. Каждый уровень имеет договорные полномочия о своей автономности и
работает в границах своей компетенции. Поток информации идет снизу вверх,
постепенно отфильтровываясь от лишних подробностей. Уровни управления
включаются в зависимости от необходимости. Если какой-либо уровень управления
заходит в тупик и не находит решения, то в работу включается верхний уровень.
Согласно
У. Эшби, набор управленческих реакций должен быть не менее богатым, чем набор
возможных состояний среды. Если среда очень простая, то и управление может быть
упрощено до предела. При большом разнообразии среды управление подготавливает
ответы только на главные воздействия, так как нельзя объять необъятное.
Поддерживается
оптимальный баланс между автономией и централизацией. Когда автономное
подразделение заходит в тупик в своей деятельности, осуществляется коррекция и
подразделение переводится в режим централизованного управления на время
уточнения плана.
Приведенная
на рисунке 3.3.2 модель достаточно полно описывает управление объектами,
которые не размножаются (человеческие социумы, организации, популяции
животных), но она отличается от известных схем [1] тем, что внешняя среда
оказывает воздействие не только на объект (ОУ), но и на управляющие центры
(ПУ). Воздействие внешней среды прямо на ПУ может оказывать влияние на механизм
принятия решений, что в известных моделях не
учитывается. Такое информационное воздействие мы называли рефлексивным
управлением. Воздействие внешней среды на ПУ может быть нейтральным, или
усиливающим эффективность управления, либо искажающим механизм принятия решений
(например, алкоголь, наркотики, дезинформация, компьютерный вирус, гипноз,
внушение и т.п.).
Модель (рис.3.3.2)
отображает механизм эволюции,
предложенный Ч. Дарвиным, который, как известно, откорректирован генетикой.
Дело в том, что накопленные в ПУ в течение жизни новые программы поведения
исчезают вместе со смертью организма, и эта модель не может объяснить эволюции
систем. По-видимому, эта схема является частным случаем управления, которое
имеет место только в процессе онтогенеза организма (т.е. от рождения до смерти)
или в сообществах, которые длительно не погибают, но и не размножаются. Дело в
том, что второй контур обратной связи, накапливающий опыт индивида, бесследно
исчезает вместе со смертью организма. Потомки получают при рождении только генетическую
память. Всё остальное приходится приобретать в ходе онтогенеза в результате
обучения. Тем не менее, жизненный опыт организма не исчезает полностью после
смерти, а частично хранится в памяти социума. Каждый вновь родившийся организм,
унаследовав багаж генетической памяти, подключается и к банку социальной
памяти. Носителями социальной памяти являются мозги живых организмов, а у
человека плюс к этому добавляется ещё и информация, записанная на других
носителях (бумага, магнитные материалы, фотоматериалы и т.п.). Информация
(опыт) мозга не пропадает после смерти благодаря интеграции с социумом
(популяцией). Она может исчезнуть только при полной гибели всех видов живых существ. Но даже при
гибели большей части человечества, память, зафиксированная на неорганических
носителях, сохранится.
На рисунке 3.3.3 приводится схема управления с учетом
обобщённой памяти социумов, которая позволяет описать не только
онтогенетические процессы, но и филогенетические.
ОУi
– объект управления, испытывающий влияние внешней среды. i+1- это потомки; i-1
- это предки. ОУi
– изменяется в результате каждого рождения. Потомки чем-то отличаются от
предков
ГПi – блок генетической памяти и центр
управления гомеостазом
ЦУ – центр управления оперативной информацией, блок принятия
оперативных решений в ходе онтогенеза. Этот блок наследуется, но с потерей
накопленной в ходе онтогенеза памяти. Заполняется ЦУ в ходе онтогенеза
информацией из блока СП и из внешней среды. В этом блоке в ходе онтогенеза
накапливаются мутации, передающиеся потомкам.
Ф – семантический фильтр, отсеивающий ценную информацию от
шума.
.
Рис. 3.3.3.
Модель эволюционирующей системы управления.
СП – блок социальной памяти, связан с организмом в процессе
жизни и отключается после смерти организма. Он пополняется опытом каждого
организма, поэтому его емкость непрерывно увеличивается в процессе филогенеза.
Каждое поколение пополняет его и пользуется этим банком социальной информации.
Если индивид i+1 родился с «плохой» мутацией, то система поддержания
гомеостаза не справляется и индивид погибает, не оставив потомства. Это работа
естественного отбора. У людей спасителем может оказаться блок СП и общество
сохраняет «урода» из моральных соображений.
Если
индивид i+1
получил «хорошую» мутацию, то она закрепляется в потомках и во всей популяции.
Таким образом, появляется новый вид организма. Согласно синтетической теории
эволюции изменяется не отдельный организм, а вся популяция [93].
Трудно
оценить на какой ступени эволюции живого
появился блок СП, но можно предполагать, что опыт социума можно усмотреть уже
на уровне социума бактерий. Свой опыт бактерии хранят только в геноме. Но
существует множество способов передачи генетической информации от одной
бактерии к другой, обобщения информации (трансдукция, сексдукция) [247, 39,
250]. Бактерии передают друг другу фрагменты генов, т.е. гены колонии обобщаются и эта информация не исчезает со смертью
отдельной клетки. Это и есть социальный банк информации колонии бактерий пока
что только в виде совокупности молекул ДНК. Переносчиками фрагментов ДНК
являются также вирусы [163, 165]. Одноклеточные могут также общаться и
обмениваться информацией посредством электромагнитных волн, что координирует их
социальную деятельность [292].
Половое
размножение, имеющееся даже у растений, это также процесс обобщения генов,
поэтому блок ГП постоянно изменяется и в процессе филогенеза, в каждом
поколении изменяется комбинация генов.
Высшие животные не только передают свои гены
потомству, но также обучают своих детенышей. Родители это первые в жизни носители социальной
памяти, самый первый блок СП. У стайных животных учителем служит вожак стаи. Наличие блока СП
предполагает обмен информацией между СП
и ЦУ. При этом возрастает тезаурус обоих блоков. Блок СП выступает как внешняя
среда, т.к. не является составной частью организма и не наследуется. Взаимное
влияние этих блоков и взаимная подгонка - это и есть процесс коэволюции
организма и среды.
Проблема
блока СП только лишь частично затронута в нашей работе. Биологов этот вопрос
мало интересует, поэтому живые организмы и их ценозы изучаются под другим углом
зрения. Представляет большой интерес проследить
эволюцию блока СП. Эти знания
могут внести свежую струю и в биологию, и в этологию, и в социологию.
Обращаясь
к проблеме ноосферогенеза (см. главу 1),
можно выразить скепсис по поводу возможности вырастить ноосферного
идеального человека, который откажется от своих
очень консервативных генетических программ поведения, которые ему
внедряются при зачатии. Генетические программы можно вырезать методами генной
инженерии, но тогда это будет уже не человек, а ноос с неизвестным пока набором
свойств. Захотят ли люди подвергать себя такой «кастрации»?
Другой
вариант преобразования человека в ноосферную личность это совершенствование
блока СП (социальное воспитание). Социальные программы воспитания должны
блокировать животную сущность человека от момента рождения до смерти. Культура
человечества пытается безуспешно решить эту задачу многие тысячи лет, но «что
написано пером (генами) не вырубишь топором». Опыт биосферы показывает, что
цефализация идет не в рамках совершенствования конкретного вида организмов, а
путем вымирания старых видов и появления новых (более разумных, но все же
сохраняющих генетическую память о прошлом). Скорее всего, в ходе развития
ноосферы эстафету разума должны принять ноосы другого (отличного от человека)
вида, а человечество (если сохранится) останется рудиментом ноосферы. Поэтому
естественное желание исследователей ноосферогенеза, существовать вечно и
развиваться устойчиво, является утопией, хоть и желанной, приятной. Это
противоречит опыту биосферы.
По
причине низкой эффективности блока СП в перевоспитании, например, бюрократа,
государственный аппарат всех стран и народов подвержен коррупции. Бюрократ –
необходимый элемент системы государственного управления. Но он же биологическое
существо с комплексом генетических программ поведения (экспансия своих
интересов, корысть, неограниченность потребностей и т.п.). Выход видится в
замене человека – бюрократа, бюрократом
- роботом, в который не будут заложены «человеческие» качества. В такой системе
человеческий фактор все равно сохранится, но количество просящих «карманов»
можно резко сократить.
Выводы.
1.Воздействие
(управление) на сложные (живые) системы возможно только посредством
провоцирования управляемой системы на нужные действия. Это называется
рефлексивным управлением.
2.Рефлексивное
управление некой сложной системой можно осуществлять, изменяя окружающую среду,
регулируя ресурсы и метаболиты. Управление развитием биосферы может быть только
рефлексивным и в качестве внешней среды для неё является человек, земная кора и
космос. Изменение человеческого фактора - это самый эффективный способ влияния
на биосферу.
3.Среди
всех подсистем самой ценной является управляющая подсистема, так как отсутствие
управления приведет к распаду любой сложной системы.
4.
Возникновение управления есть следствие эволюционной дифференциации и специализации элементов сложной системы.
5.
Управление ограничивает разнообразие состояний системы.
6.
Главной функцией управления в живых системах является регенерация изношенных
элементов с целью поддержания гомеостаза и
выбор путей эволюции.
7.
Рефлекс подчинения генетически заложен во всех высших живых существах
(стайных). Это облегчает управление и воспитание. В человеческих системах
управление предполагает наличие власти.
8. Системы управления иерархичны. Высшие
уровни ориентированы на управление внешней средой. Низшие уровни управляют
собственным гомеостазом. Если «низшие» не справляются со своими функциями, то
их дополняют «высшие».
9.
Предложена универсальная схема управления, пригодная для функционирования, как
в онтогенезе, так и в филогенезе.
10.
Сформулирована проблема, нуждающаяся в разработке под названием: «Анализ эволюции блока социальной памяти и
определение его роли в ноосферогенезе».