Сложные системы и управление

Второй параграф первой главы "СИСТЕМЫ и МОДЕЛИ"

Важное место в теории систем занимает выяснение того, что есть сложная система и чем она отличается от просто системы с большим числом элементов (такие системы можно назвать громоздкими). Существуют различные попытки определить понятие сложной системы. Мы предпримем еще одну попытку, которая будет сформулирована как некоторое противопоставление. 

Любая управляющая система подразумевает, что между ее подсистемами происходит обмен сигналами. В системах типа вычислительных машин эти сигналы имеют однозначную интерпретацию. Каждый блок воспринимает поступающий сигнал как однозначно определенну команду, смысл которой (реакция блока) заранее предусмотрен конструктором. Более того, этот смысл зависит от принимающего блока - одна и та же последовательность нулей  и единиц имеет одну интерпретацию, когда поступает в арифметическое устройство по каналу числовых данных, и совсем другую, когда поступает в устройство управления как команда.

Итак, интерпретация сигнала в простых (хотя и громоздких) кибернетических системах чисто локальна и однозначна. Фактически это означает, что в таких системах сигнал лишен семантики и общение между подсистемами происходит на чисто синтаксическом уровне. Фактически в таких системах связи между подсистемами (блоками) построены по функциональному принципу. В крайнем случае в них может быть введена неопределенность вероятностной природы подключением датчиков случайных чисел. Но подобная вероятностная неопределенность реакции не имеет ничего общего со способностью к интерпретации сигнала.

С другой стороны, в отношении живых систем (биологических и особенно социальных) можно говорить уже не просто о циркулирующих сигналах, а об языках, тексты на которых:

• во-первых, обладают инвариантным смыслом
• и, во-вторых, допускают различные интерпретации этого смысла, реализуемые различными получателями.

Оба условия могут показаться противоречащими друг другу, но в действительности это не так. Лучше всего это видно из того, чему условия противопоставляются. Один и тот же текст, циркулирующий в вычислительной машине, т. е. одна и та же последовательность нулей и единиц, интерпретируется в зависимости от того, по какому каналу она передается. Зато, попав в определенное место, она интерпретируется ровно одним способом. Тем самым текст не имеет никакого присущего ему инвариантного смысла (не обладает семантикой) и нельзя говорить о его прагматике, поскольку реакция адресата предопределена текстом и состоянием адресата.

Текст, циркулирующий в системе человеческих коммуникаций, обладает определенным смыслом, инвариантным относительно способов кодирования и канала. Зато адресаты способны выдавать на этот текст весьма разнообразные реакции.  Текст не просто воздействует на приемник детерминированным способом, но осваивается приемником, интерпретируется им.

Смысл текста и интерпретация его адресатом - это разные категории. Первая относится к семантике, вторая к прагматике. Есть основания думать, что аналогичные свойства сигналов присущи и биологическим системам. Во всяком случае, поведение клеток [3] настолько сложно, что трудно отказаться от гипотезы о наличии нетривиальной семантики управляющих сигналов. Предлагаемое противопоставление сложных систем просто кибернетическим системам можно сформулировать так:

Сложная система имеет семиотическую (т. е. полноценно языковую) природу информационных связей между подсистемами в противовес простым системам, где имеется функциональная сигнализация. Это противопоставление ничего не говорит о количестве элементов, специфичных для сложных систем. 

Представляются наивными и рассуждения о том, что при достижении системой определенного количества элементов (скажем, порядка количества нейронов в мозгу) эта система автоматически приобретает качественно новые свойства. Связи в ней по-прежнему остаются синтаксическими, а не семантическими. Хотя, конечно, сложная система не может содержать слишком мало элементов. Высказанное противопоставление можно несколько грубее переформулировать так:

В сложной системе обмен информацией происходит на семантиеском уровне в противовес простым системам, где все информационные связи осуществляются на синтаксическом уровне.

Следует подчеркнуть, что сформулированные особенности сложных систем вызваны не "громоздкостью" системы, а ее уровнем организованности, в частности, уровнем сложности ее организованности, тесно связанным с законом необходимого разнообразия и принципом минимально необходимой сложности в смысле В. С. Тюхтина [56]. В традиционных кибернетических системах процесс управления основан на целевых критериях. Управление происходит так, чтобы система достигла состояния, удовлетворяющего критерию поставленной заранее цели. 

Для отдельных этапов процесса управления и для отдельных подсистем глобальная цель системы порождает локальные цели, образующие упорядоченное множество. Именно, некоторая локальная цель предшествует другой локальной цели, если достижение первой есть необходимое условие достижения второй. Об этой структуре целей часто говорят как о "дереве целей", хотя это довольно грубая ошибка: указанный порядок локальных целей, как правило, не является древовидным (иерархически устроенным). 

Тем не менее наличие структуры четко определенных целей обычно связано с ясной иерархией уровней управления. В системах, управляемых по принципу целеполагания, всегда выделяются лидирующие подсистемы - те, которые ответственны за проверку соответствия поведения системы заданным целям. Но такое жесткое целеполагание и иерархичность управления специфичны именно для технических систем. 

В живых системах ( биологических и социальных) можно обнаружить не только ситуации жестко-целевого поведения, но и ситуации, когда действия системы не определяются четкой целью. В этих случаях система не имеет иерархической структуры управления и фиксированной структуры лидерства. 

Можно высказать гипотезу, что для СЛОЖНЫХ систем характерна возможность поведения, основанного не на заданной структуре целей, а на системе общих ценностей, позволяющих осуществить неиерархическую структуру управления (см. гл. 9).

Правомерность этой гипотезы существенно зависит от предыдvщего противопоставления. Дело в том, что целевое управление возможно и при синтаксическом уровне обмена информацией в системе. В данном случае достаточно, чтобы каждая подсистема получала информацию о том, насколько ее поведение соответствует принятой системе целеполагания. Для этого не требуется, чтобы сигнал обладал семантикой, общей для всех подсистем. В случае, когда согласованное действие всех частей системы определяется общими ценностями, важно, чтобы эти общие ценности могли быть выражены.  Здесь уже существенно, чтобы сигнализация между системами носила семантический характер, т. е. сообщения обладали бы инвариантным смыслом. 

Можно было бы ввести даже противопоставление целе-ориентированных и ценностно-ориентированных управляющих систем. Смысл этого противопоставления хорошо иллюстрируется научными коллективами, объединяемыми общей исследовательской программой [68] .  Некоторые исследовательские программы имеют эксплицитную цель - создание устройства, методики или вещества с заранее заданными свойствами. Другие программы не имеют столь четких целей, но вводят некоторую систему ценностей, определяющую, что есть возможный результат исследования.  Коллективы, работающие над соответствующей программой, имеют принципиально иной тип организации в зависимости от типа ориентации.

Те ситуации, которые мы охарактеризовали как целевое управление, как сигнализацию на синтаксическом уровне, имеют еще одно свойство. Компетенция каждой подсистемы ограничена ее локальными целями. Подсистема в сущности не знает, насколько ее исполнение собственной задачи, ее достижение локальной цели способствует достижению цели всей системой.  Для сложных систем (или по крайней мере для интересного класса сложных систем) ситуация противоположна (см. гл. 7).

Существует важный класс, сложных систем, в котором подсистемы обладают компетенцией, сравнимой с компетенцией системы или даже превосходящей последнюю.