Принципы системного моделирования

Министерство образования Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Самарский государственный технический университет

В.Г. Левин

ПРИНЦИПЫ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Методологический анализ

Самара 2004

ББК 32.81

Принципы системного моделирования: Методол. анализ. Левин В.Г. СамГТУ, 2004г., 60 с.

Репринтное издание с 1996 г.

Исследуется формирование методологии системного моделирования, прослеживается эволюция его общих принципов на материале истории научного познания. Анализируются праксеологические основания и прикладные проблемы системно-моделирующей деятельности.

Предназначена для научных работников, преподавателей, аспирантов и студентов вузов.

ISBN 5-230-06555-9 © Лёвин В.Г. Самарский государственный

технический университет, 2004.

ВВЕДЕНИЕ

В наше время сохраняет свою актуальность анализ методологических тенденций развития научного познания и практической деятельности. В его рамках исследуются условия применения различных методов, подходов и средств познания, степень их развития, особенности взаимодействия и перспективы усовершенствования. Накопленные методологические разработки помогают оптимизировать принципы и программы исследовательской и практической преобразующей деятельности, расширяют возможности эффективного управления наукой и ее практическими приложениями.

Главная проблема, которая анализируется в данной работе, связана с раскрытием моделирующей функции научного познания в сфере системных исследований. Указанная функция трактуется в самом широком плане как использование приближенных к реальности форм и способов описания и объяснения мира, основанных на учете практических возможностей субъекта науки. При этом берется во внимание, что моделирующее научное познание, развиваясь в рамках системной парадигмы, изменяет представление о собственном предмете исследования. Оно осуществляет переход от изучения монообъектов к исследованию взаимодействий. Отражением такого перехода стало широкое использование в научном моделировании представления о состоянии объекта в различные моменты его существования, а также применение языка событий для описания смены подобных состояний. Указанные моделирующие средства играют, например, значительную роль в современной физике, но они же используются в рамках статистического подхода к объектам науки. Вместе с тем они служат средством описания алгоритмов изменения кибернетических систем.

Новая предметная область научного познания рассматривается в предлагаемой работе в контексте исторической эволюции принципов системного моделирования. Ее первая фаза породила методы функционального описания сложных объектов, тогда как современный этап связан с формированием принципов, ориентированных на описание динамики сложного поведения. Дальнейший прогресс методов системного моделирования требует усиления внимания к принципам описания объектов, способных к самоорганизации.

В противовес сциентистской концепции, рассматривающей принципы системного моделирования лишь в контексте эволюции научного стиля мышления, в предлагаемой работе анализируется праксеологическая составляющая системного моделирования.

Последняя истолковывается здесь с учетом процесса системизации производственной практики, включающей становление системы "наука-техника". Одновременно исследуются системные детерминанты выработки сложных социальных решений, учет которых важен для оценки специфики моделирования в сфере социальной деятельности.

Глава 1. СИСТЕМНЫЕ МОДЕЛИ В НАУЧНОМ ПОЗНАНИИ

1.1. ПРИНЦИП СИСТЕМНОСТИ КАК МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГУЛЯТИВ НАУЧНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

По своему содержанию принцип системности ближе всего стоит к принципу связи. Требование выявлять связи между объектами того или иного рода относится к числу основных, на которые опирается принцип системности. Однако между принципом системности и принципом связи нет полного совпадения. В философско-методологической литературе встречается иногда утверждение, что системность - это и есть связанность объектов /1/. Тем не менее, подобное определение недостаточно, поскольку не фиксирует специфического признака системности и не даёт средств для выявления самостоятельного значения принципа системности в научном познании.

В качестве критерия системной определённости объектов нередко используется различие между системообразующими и несистемообразующими связями. Некоторые исследователи указывают, например, на интегративные связи как базовые для исследования системных объектов. В других случаях к системообразующим относят связи органического типа в отличие от механических связей. Системные связи отождествляются также с локализующими связями. В этом случае подчёркивается целокупный характер системных объектов, их отграниченность от других систем и от среды вообще /2/. Система рассматривается и как объект, имеющий интенсивные внутренние связи и относительно слабые внешние взаимодействия /3/. Уместно подчеркнуть, что выявление главного условия системности является трудной проблемой. Очевидно, однако, что уточнение базового признака системности следует искать на путях последовательной конкретизации представления о связанности вещей. Из этого проистекают и особенности системного моделирования реальных объектов, а также моделирования деятельности по созданию искусственных систем. Необходимо учитывать, например, что хотя системность предполагает взаимодействие объектов, но лишь такое, которое строится на основе избирательного сродства и осуществляется по законам подобного сродства. В системах доминирует особый тип обусловленности объектов, в рамках которой последние превращаются в носителей совместных функций, поддерживающих существование целого. Так, в товарном обществе независимые друг от друга производители товаров, налаживая обмен, вступают в необходимые отношения, при которых отдельные частные работы реализуются как звенья совокупного общественного труда. Аналогично дело обстоит в живом организме, где функционирование отдельных органов образует связанную цепь в жизнеобеспечении всего организма.

Итак, в процессе системного моделирования мы обязаны учитывать, что каждая система дифференцируется на компоненты и элементы, однако в системе элементы подчинены определённому функциональному единству, функциональной целостности. Причём целостный уровень играет специфическую детерминирующую роль в отношении своих элементов. Именно на уровне целого распределяются функции между составляющими системы, а наличные структуры приспосабливаются к характеру функционирования целого.

Сказанное позволяет определить системность как целостность, характеристической чертой которой является функциональная природа согласованного, скоррелированного действия элементов. О функциональности правомерно говорить, когда объекты включены не только в физико-химические изменения, но также в процессы регуляции, которые играют весьма важную роль в обеспечении самосохранения системы при разнообразных внешних воздействиях на неё. Поэтому специфику моделирования системного бытия нельзя сводить к отражению определённой структуры, упорядоченных, закономерных отношений между множеством компонентов, равно как и к описанию связей между элементами различной природы. Указание на эту характеристику системности фиксирует лишь её предпосылку и абстрактное условие. Реально же система существует тогда, когда складывается внутренняя полнота отношений между элементами, проявляющаяся в том, что каждый элемент становится необходимым для устойчивого существования соответствующей целостности.

Некоторые исследователи подчёркивают различие, и даже противоположность между понятиями "целое" и "система". Так, В.Н. Южаков полагает, что целое охватывает весь объект, тогда как система - это лишь некоторый "срез" объекта, в рамках которого объединяется всё необходимое и достаточное для обеспечения целостных функций /4/. В этом утверждении справедливо отмечается нетождественность понятий "объект" и "система". Однако главный смысл понятия "система" состоит не в аспектном отражении объекта, не в выявлении "среза" объекта. Его методологическое и моделирующее назначение заключается в характеристике особого динамического качества объектов, в фиксации совокупности изменений, специфика которых выражается представлением об их функциональной согласованности и целостности.

Целостность как система имеет смысл особого универсума, включающего: 1) действие интегративных законов, которые образуют уровень сверхдетерминации над уровнем отдельных зависимостей между отдельными элементами; 2) создание поля взаимной функциональной обусловленности, функционального сродства для собственных компонентов системы. Характерно и то, что в рамках данного универсума выделяются различные качественные уровни со специфическими функциональными отношениями. Поэтому в системе мы имеем дело со сложным универсумом. Он складывается к тому же из разнообразных по своей интенсивности внутренних связей. Причём следует различать два основных случая: 1) системы со слабыми связями, которые включают в свой состав и особый класс вырожденных систем; 2) системы с интенсивными функциональными связями, в число которых входят, например, сложноорганизованные системы, обладающие высокой степенью внутренней и внешней активности. Они обладают также известной структурной избыточностью, которая превращается в фактор обеспечения надёжности и устойчивости систем. Благодаря структурной избыточности системы рассматриваемого типа приобретают способность к переключению режима своего поведения в весьма широких пределах, изменяя при этом внутреннее состояние элементов, перестраивая связи между ними и т.д. Они способны также осуществлять отбор состояний, благоприятствующих достижению некоторого фиксированного результата.

Новые данные, полученные в современной науке, свидетельствуют о том, что между обозначенными здесь крайними полюсами системности - от вырожденной формы до функционально организованной целостности - располагается особая переходная форма. Так, исследователями, разрабатывающими проблемы синергетики, показана плодотворность моделей систем, в которых действуют механизмы усиления небольших локальных отклонений случайно-молекулярных состояний их элементов. При этом реализуется также способность к накоплению подобных отклонений, в силу чего возможна эволюция таких систем в направлении формирования функциональной организации /5/.

Функциональные системы относительно автономны от окружающей среды, вместе с тем им свойственна динамика устойчивых изменений. Иногда в современной литературе высказывается предположение, что стабильность системы детерминируется её структурной устойчивостью. Такого мнения придерживаются, например, B.C. Тюхтин, М.С. Каган и некоторые другие исследователи. Однако эта точка зрения вызывает возражения. Она не учитывает, что устойчивость структур весьма относительна. Реальные системы в процессе функционирования и развития способны изменять собственную структуру. В то же время, отдельные элементы системы могут пребывать в достаточно устойчивых состояниях. Здесь не учитывается и то обстоятельство, что не только структура ответственна за коренные качественные изменения в системе, за сохраняемость её качества. В ещё большей степени устойчивость системы определяется основным законом ее существования, который опирается на механизмы воспроизводства основных отношений в системе.

Воспроизводство не останавливает смены состояний системы, но предполагает их определённое круговращение. Функциональное круговращение осуществляется как циклическая смена состояний системы. Здесь есть начальное и конечное состояния, которые попеременно сменяют друг друга и находятся в устойчивой синхронной связи. Примеры тому дают функционирование солнечной системы, системы товарного обращения, технических систем с обратной связью и др. Воспроизводящиеся отношения в системе отражают действие механизмов её целостной самодетерминации. Осознание этого обстоятельства служит теоретической базой построения методов моделирования систем, ориентированных главным образом на изучение внутренних факторов функционирования и развития целостностей. Такие методы учитывают законы внутренних изменений систем, фиксируют самообусловленность основных процессов в системе.

Говоря о принципе, системности как методологическом регулятиве научного моделирования, необходимо иметь в вицу следующие онтологические характеристики, в которых проявляется природа системности: качественную дифференцированность и целостную интегрированность элементов, функциональную разделённость и необходимое взаимодополнение элементов в рамках определённого типа устойчивого, воспроизводящегося функционирования. Принцип системности, опираясь на эти характеристики, выступает исходным пунктом теоретического анализа специфического аспекта объективной обусловленности явлений. Содержание последней охватывается представлениями о функциональной целостности и самообусловленности объектов, об интегративном характере законов системного взаимодействия, о внутренней интенсивной организации системных процессов.

Уточняя моделирующую функцию принципа системности в познании, важно отметить, что применение этого принципа свидетельствует о переходе познания на теоретический уровень исследования. В самом общем плане подобный переход связан с установлением законов поведения той системы, которая выделяется в качестве предмета исследования. Для теоретических наук важно уметь выявить систему, обладающую законосообразным поведением. Этому служат две модели систем.

Первая из них ориентирована на функциональное описание поведения объектов без учёта их внутренней структуры. Переход к закономерному представлению соответствующего поведения достигается в данном случае с помощью системы-модели, в которой минимизировано число свойств, характеризующих смену состояний системы во времени. Набор этих свойств считается достаточным, если сохраняется детерминированность, определённость описания функциональной картины сложного объекта.

Описание реальной системы может включать бесконечное число параметров (свойств). Однако без ущерба для избранного уровня исследования от ряда из этих свойств можно отвлечься, существенно сократив число значимых переменных. Классический пример - механическая задача исследования колебаний маятника. Здесь значимы лишь два параметра: амплитуда и частота, взаимосвязь которых даёт полное определение колебательных движений маятника. Общность моделей функционального описания систем состоит в том, что они обеспечивают отражение законов как однозначного, так и вероятностного типов. Применение идеализаций, связанных с отражением однозначных законов, является традиционным для периода классической науки. Например, законы классической термодинамики выявлены на моделях, которые учитывают однозначную детерминацию между переменными, отражающими состояние термодинамической системы. В современной науке развивается более общий подход, основанный на применении модели вероятностной системы. В отношении к ней однозначная модель рассматривается как предельный случай описания закономерной связи между элементами системы.

Другая модификация системного описания базируется на представлении, что изменение состояний сложного объекта сводится к изменению как линии его поведения, так и внутренней организации, структурной упорядоченности элементов. В этом случае используются структурно-функциональные модели, построение которых регулируется требованием об устранении избыточности и неопределённости во взаимосвязи между структурой и функциями системы. Такая взаимосвязь не обязательно должна быть жесткой. Поэтому в познании и на практике удовлетворительными признают модели, которые способны оптимизировать функциональную структуру по главному параметру, характеризующему эффективную линию поведения системы.

К сказанному надо добавить, что понятие "система" и принцип системности, выступая средствами теоретического познания, расширяют возможности сущностного отражения действительности. Они служат регулятивами исследования закономерно определённого состава, структуры, оснований качественной определённости и функциональной целостности объектов. При этом они ориентируют познание на применение методов, предполагающих отказ от элементно-казуальных схем изучения материальных объектов. Напомним, что классическое естествознание во многом опиралось именно на эти схемы. Их применение обеспечивало успешное решение задач по овладению простыми физическими и химическими процессами, сводя их к последовательности действий отдельных звеньев, узлов, связанных однозначной цепью казуальных законов. Напротив, принципиальная постановка проблем современной науки характеризуется стремлением к отражению интегральной картины связи явлений, к объяснению всякого отдельного процесса из совокупного процесса "жизнедеятельности" и развития той или иной системы. Применение данной схемы объяснения основано на учёте многовариантных способов действия элементов системы. Вместе с тем принимаются во внимание возможности описания системы с точки зрения "пользы", "вреда", "нормы" функционирования. С этих позиций оценивается поведение системы как целого не только в технических и общественных, но и в естественных науках.

Показательно, например, что современная биология опирается на теоретико-методологические программы, которые выделяют ряд взаимодействующих аспектов многогранной сущности живого и уточняют системные признаки биологической организации материи. К общим сторонам этой сущности относятся: многоуровневая природа жизни, принадлежность её к различным типам функционирования во времени, нелинейный, ветвящийся путь генезиса и эволюции живого. Соответственно, объяснение феномена жизни строится с применением всех названных фундаментальных идей, которые рассматриваются как дополняющие и конкретизирующие друг друга. Принцип системности в объяснении жизненных процессов реализуется также через использование синтетических понятий, на базе которых складываются интегральные методы биологического исследования /61. Примером может служить применение понятия о структурно-генетическом плане формирования отдельного организма, понятия об адаптациогенезисе как особой форме эволюции живых систем и др.

Говоря о методологическом своеобразии принципа системности, следует отметить его операциональную направленность. В этом качестве он сводится к некоторой схеме, указывающей на эффективные исследовательские действия, которые устойчиво обеспечивают решение общих задач системного типа. С известной долей условности эту схему можно охарактеризовать следующим образом:

- агрегирование сложного объекта и выделение его функциональных блоков;

- переход к моделирующему описанию и отражение с помощью модели внутренней динамики и внешнего поведения системы;

- переход от простых моделей, однозначно описывающих поведение систем, к моделям, учитывающим сложное , неоднозначное их поведение;

10

- разработка и применение моделей программного управления, обладающих высокой чувствительностью к изменениям внутренних и внешних д,ля систем ситуаций.

С другой стороны, как уже отмечалось выше, принцип системности служит методологическим регулятивом исследования целостных характеристик объектов. Он ориентирован на отражение меры целостности и упорядоченности природных и искусственных образований. Такая ориентация выражается с помощью особой группы категорий, которые позволяют уловить специфику исследовательской ситуации, требующей применения системного подхода. К их числу относятся категории, учитывающие функциональную динамику объектов, а также описывающие организационные факторы в поведении соответствующих объектов. На этой категориальной базе формируется методологическая концепция, противостоящая механическому детерминизму, каузализму и некоторым другим методологическим теориям, оказывающим влияние на развитие научного познания.

1.2. МОДЕЛЬ СИСТЕМЫ И СИСТЕМА МОДЕЛЕЙ В МЕХАНИКЕ

В современной науке стало почти аксиомой утверждение, что системное моделирование является привилегией наук так называемого системного цикла, сформировавшихся к середине XX века - кибернетика, исследование операций, теория систем и т.п. Между тем исторические рамки формирования системного подхода к определению предмета научного исследования следует отодвинуть в более отдаленное прошлое. Показательно в данной связи развитие методологических исследовательских подходов, на которые опирается одна из фундаментальных наук естествознания - механика.

Классические принципы и модели механического исследования были построены на основе трудов Галилея и Ньютона. В них используется представление об относительно полном круге обусловленности механических явлений. Эта совокупная обусловленность выражается посредством вычленения тела движения и тела отсчёта, с последним связывается трёхмерная сеть ортогональных координат. Наличие механического движения устанавливается относительно координатной сети, которая не может привносить возмущения в механическое движение, поэтому она рассматривается как инерционная.

Тело движения может либо перемещаться относительно координат, либо покоиться. Само оно рассматривается как система точек, обладающих механическими свойствами. Описание таких свойств даётся с помощью понятий масса, расстояние, время, сила, энергия, импульс и др. В соотношениях указанных свойств установлены определённые инварианты, которые фиксируются как законы механики.

Методология классической механики неразрывно связана с понятием изолированной системы частиц и применительно к этой системе формулирует три основных закона механики. Одновременно механика предполагает, что в рамках такой системы частицы взаимодействуют друг с другом и это взаимодействие проявляется с некоторой силой, получающей количественное выражение. Для механики показательно рассмотрение силы как причины изменения движения по прямой (например, как причины ускоренного механического движения). Вместе с тем совокупное действие многих сил, как утверждается в механике, способно породить сложное движение (возвратно-поступательное, винтовое, круговое и т.д.). Причём подобное совокупное действие не обязательно описывается моделью арифметического или алгебраического сложения сил. Нередко здесь используется модель векторного соединения, выражающая не что иное, как композицию системы действующих сил.

Показательно и другое. В механике система частиц рассматривается в качестве целостности, выделенной из среды. Целостная точка зрения ведёт в данном случае к пониманию системы как образования, на которое не действуют моменты внешних сил. Напротив, механический подход предполагает, что состояние системы полностью определяется законом сохранения внутренних моментов сил и законом сохранения момента импульса. В дополнение к этим законам вводится также положение, согласно которому целостное описание системы связано с учётом её полной энергии. Данное положение обобщается до принципа, утверждающего, что энергию изолированной системы можно преобразовать из одной формы в другую, однако полная энергия в её различных формах не исчезает и не рождается из ничего.

Нетрудно установить, что классический образ предмета механического исследования строится на представлении о сохраняемости системы и устойчивости её фундаментальных параметров и законов. Механика покоится на принципе, что природа одинакова, а механическая материя сохраняет своё бытие во все моменты движения. Утверждается, например, сохраняемость массы, ритма времени, полной энергии.

Ситуация меняется, однако, в релятивистской механике. Здесь принимается во внимание равномерное поступательное движение систем друг относительно друга и устанавливается его соответствие со скоростью движения света в вакууме. Релятивистская механика учитывает, что ряд существенных параметров системы претерпевают изменения в условиях движения, близкого (соизмеримого) со скоростью света. В подобных условиях выявляется зависимость базовых параметров механических систем от пространственно-временной неоднородноста материи. Здесь возникают различия между свойствами систем, фиксируемыми в покоящемся и движущемся состояниях. Тем не менее, полное описание системы строится с учётом ряда универсальных законов сохранения (сохранения импульсов, сохранения энергии и др.).

Из постулатов теории относительности вытекают, например, выводы о зависимости длительности интервалов времени и длин отрезков от выбора инерциальной системы отсчёта. Зависимость длительности интервалов времени и длин отрезков от скорости движения системы отсчета приводит к тому, что релятивистский закон сложения скоростей существенно отличается от классического закона сложения скоростей. Если тело движется со скоростью в одной системе отсчёта, то в другой системе отсчёта, относительно которой первая движется со скоростью , скорость тела определяется выражением

Ряд особенностей в моделирование механических систем внесла квантовая механика. Она имеет отношение к описанию поведения микрочастиц или их совокупностей. В этом описании учитывается волновая (колебательная) природа микрообъектов. Вместе с тем учитываются квантование их свойств и квантовые переходы от одного состояния частиц к другому. Характеристика волновых эффектов в динамике частиц даётся с помощью волнового уравнения Шрёдингера. В состав этого уравнения включается пси-функция, квадрат модуля которой представляет собой плотность вероятности обнаружения частицы в заданной точке. Достоверность обнаружения частицы где-нибудь в пространстве выражается с помощью условия нормирования и записывается следующим образом /8/:

По значениям указанной функции можно вычислить спектр квантовых энергетических состояний, допустимых для частицы. Исходя из волновых представлений частица рассматривается в квантовой механике как "локализованная" в области суперпозиции бесконечного числа волн, как волновой пакет. Частота и длина волны в центре пакета соответственно равны:

Замечательным результатом квантовой механики является возможность двойственного описания её объектов: либо как волны (со своей амплитудой, частотой и длиной волны), либо как частицы (со своей массой, энергией и импульсом). Выбор описания зависит от условий наблюдения и от постановки задач в эксперименте.

Принципиальным для квантово-механического описания системы является вывод о неустранимой неопределённости такого описания. Этот вывод тесно связан со знаменитым принципом неопределённости Гейзенберга, с помощью которого фиксируется невозможность сужения области фиксации микрочастицы точнее некоторого предела. Величина предела устанавливается из соотношения , а также из другого соотношения: .

Далее. Квантово-механические системы изменяют свои состояния, и это показано в теории и эксперименте, как при внешних воздействиях (бомбардировка атомов, приложение внешнего магнитного поля и т.д.), так и самопроизвольно. Например, потеря атомом энергии и излучение кванта энергии может происходить спонтанно и беспорядочно во времени. Предсказать точно момент энергетического перехода невозможно. Однако можно вычислить вероятность перехода в единицу времени. При этом действуют определённые правила отбора (ограничения на квантовые числа), при наличии которых вероятность перехода стремится к максимуму и даже приближается к единице. Существуют также запрещённые переходы, вероятность которых низкая. Самопроизвольный и случайный характер изменения энергетических состояний квантовых систем требует, таким образом, выработки специфических средств их описания, в состав которых входит понятие вероятности. Это обстоятельство давно подмечено методологами науки. Однако мало внимания обращается на то, что в квантовой механике используется более абстрактное, нежели в классической механике, определение состояния, связанное с вероятностью обнаружения электрона, например, в пространстве допустимых для него состояний.

В общем случае для этого требуется знать значения измеримых параметров Р и q , проецированных на ортогональные оси координат. Но соотношение указанных параметров здесь иное, нежели в классической механике, поскольку есть запрет на их совместное точное измерение - согласно принципу неопределённостей Гейзенберга. Тем не менее в квантовой теории существуют специфические средства для получения замкнутого в информационном отношении описания поведения квантовых систем. Так, широко используется описание, основанное на понятии "комплексная волновая функция", которое выработано в рамках концепции волновой природы материи и с помощью которого даётся полное описание системы.

В итоге надо сказать, что классическое моделирование механических систем основано на идее единства мира, на качественном сохранении его законов. На этом же базируется теория относительности - при всех её специфических отличиях от классической теории. В этих вариантах механики описание движения систем не содержит представления о внутреннем импульсе и источнике изменений. Здесь мы имеем дело с системами, которые не определяют собственного начала движения и его окончания. Описательные модели таких систем строятся на предпосылке, что система может начинать движение из любого прошлого состояния и способна пробегать все свои состояния на шкале времени бесконечно, если не возникает внешних препятствий. Однако в квантовой механике уже вводится идея спонтанных изменений, а также используется представление о качественных преобразованиях состояний систем путём квантования.

1.3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Теоретическая термодинамика рассматривает системы, приспособленные для переноса тепла от источника тепла к холодильнику с помощью рабочего тела. Такие системы способны выполнять некоторую полезную работу. В общем случае процессы в подобной системе являются обратимыми. Главное условие обратимости - сохранение равновесного состояния всех тел, принимающих участие в термодинамическом процессе. Здесь предполагается неизменной связь между параметрами состояния, т.е. квазистатичность, сохранение определённой константы в соотношениях термодинамических параметров. Весьма важную форму этой константы даёт, например, закон Менделеева-Клапейрона: PV = GRT / 9/.

Весьма общим результатом теоретической термодинамики является выработка представления о том, что состояние термодинамической системы зависит как от внешних, так и внутренних условий. Это обстоятельство учитывается в понятиях о свободной и скрытой теплоте, а также о внешней работе и внутренней энергии термодинамической системы. С представлением о внутренней энергии в термодинамике тесно связано понятие о самопроизвольном процессе, который осуществляется как переход теплоты от более нагретого тела к менее нагретому. Для противоположного перехода нужна энергетическая компенсация /10/.

Надо заметить, что специфика системного моделирования в термодинамике существенно связана с доказательством возможности замещения (эквивалентности) основных процессов, протекающих в системе (превращение тепла в работу и переход тепла от более нагретого тела к менее нагретому, которые представляются как эквивалентные). Так, в работах Р. Клаузиуса было показано, что для обратимых процессов эквивалентность устанавливается из соотношения

а для необратимых процессов

Р. Клаузиус обосновал также необходимость и всеобщность идеи циклов в описании термодинамических превращений. С помощью этой идеи улавливается одно из базовых проявлений сложных систем - циклический характер протекающих в них процессов. Там, где предполагается разрыв замкнутой цепи, всегда обнаруживается компенсирующее направление процесса. Термодинамика даёт полное отражение указанной компенсации для неживых систем. Этой цели служат первое и второе начала термодинамики, задающие матрицу энергоэнтропийного описания внутрисистемных преобразований. Надо отметить, что подобный способ моделирующего описания был разработан в недрах классической термодинамики, которая имеет предметом равновесные системы. Это - термостатика. Она занята отысканием функциональных определителей для замкнутых систем, таких как внутренняя энергия, энтальпия, энтропия. Напротив, современная неклассическая термодинамика имеет дело с неравновесными системами. Для последних характерна определённая необратимость, эффект которой невозможно свести к нулю. Методы неклассической термодинамики основаны на использовании неизвестных для классического подхода понятий, таких как "поток энтропии", "скорость возрастания энтропии" и др. Опора на такие понятия дала возможность вывести термодинамические уравнения движения, выявить принципы симметрии, которые обусловливают протекание термодинамических процессов в системе. Тем самым вводился в научную методологию язык обобщенного типологического описания систем.

К термодинамике примыкает молекулярно-кинетическая теория. В ней моделируется поведение газа, замкнутого в некотором объёме. При этом учитывается корпускулярно-молекулярная структура газа, а молекулы рассматриваются как свободно движущиеся в пространстве. Одновременно вводится представление о том, что полная "живая сила" всех молекул (по терминологии Джоуля) обуславливает теплоту газового тела.

В рамках этой теории впервые в науке было использовано уровне-вое понимание системы и была предпринята попытка объяснить макрохарактеристики термодинамической системы с помощью микрохарактеристик. Здесь исходя из механической трактовки движения молекул показывается, что существует функциональная зависимость между давлением газа, его плотностью и суммарной кинетической энергией занимающих его объём молекул. Следствием такой зависимости является, в частности, хорошо известный закон Бойля-Мариотта. Рассматриваемая теория учитывает ряд сложных условий, влияющих на термопараметры системы:

- способность молекул совершать внутреннее движение;

- существование средней длины свободного пути молекулы;

- неравномерность распределения скоростей молекул.

Известно, что на первых этапах своего формирования молекулярно-кинетическая теория базировалась на общих методологических принципах механики. Процессы, протекающие в молекулярных системах, описывались сугубо с механических позиций. Более того, классики термодинамики пытались трактовать само учение о теплоте в качестве одного из разделов механической теории. Ярким проявлением этой тенденции были работы по обоснованию второго начала термодинамики, основанные на предположении о наличии некоторого механизма молекулярного движения и механике сил, действующих между молекулами. По такому пути двигался, например, Л. Больцман. Однако не кто-нибудь, а именно Л. Больцман, осознал невозможность полной аналогии в механическом и молекулярно-кинетическом описаниях системы. В последнем случае неизбежно привлечение понятий, выходящих за рамки механики. В число таких понятий входило, например, определение средней кинетической энергии в течение значительного промежутка времени. Полное осознание данного обстоятельства послужило основанием для характеристики законов кинетической теории как статистических /11/.

Изучение молекулярных систем показало, что из взаимодействий одного какого-либо уровня могут рождаться новые качественные особенности, характерные для больших совокупностей. Так, из хаотического движения молекул возникают закономерности, наблюдаемые в поведении массы газа как целого. При этом мы имеем дело с особым типом формирования состояния системы. Здесь наличие беспорядка на некотором элементном уровне обуславливает равновозможность всех направлений движения молекул в пространстве, а также одинаковую плотность газа в разных частях его замкнутого объёма (показано Р. Клаузиусом). А учёт таких параметров становится отправной точкой для применения новых способов моделирования молекулярной системы. В отношении последней признаётся, что начальные координаты и скорости молекул неизвестны. Тем не менее, можно установить статистические переходы от микропараметров к макропараметрам системы и на этом основании формулировать достаточно строгие выводы о поведении газа в целом.

Замечательно то, что статистическое описание молекулярных систем позволяет получать вполне строгие выводы в отношении ряда процессов: выравнивание температуры за счёт усреднения скоростей молекул и их перемешивания, установление теплового равновесия и т.д. Новизна статистического моделирования заключается еще и в том, что в описание молекулярных систем и в анализ их функционирования вводится идея множества путей приобретения системой некоторого предпочтительного состояния. Статистический подход, применяемый в таком анализе, учитывает разнообразие этого множества и выявляет вероятность нахождения системы в некотором конечном состоянии. Для предпочтительного состояния вероятность должна иметь максимальное значение, во всех других случаях вероятность уменьшается. Существенно, что за мерой вероятности состояния системы стоит, как показал ещё Л. Больцман, "мера распределяемости (хаотичности) системы /12/.

1.4. СПЕЦИФИКА СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ

Каковы системные характеристики химического взаимодействия, как проявляется системность в условиях химического реагирования? Поиск ответов на эти вопросы связан с разработкой методологии моделирования в рамках современной химической кинетики . Новые принципы системного моделирования опираются здесь на фундаментальный факт, что химические реакции обладают способностью переходить к состоянию равновесия, т.е. самопроизвольно достигать стадии, когда прямые и обратные реакции в массе своей (статистически) компенсируют друг друга. В этом случае суммарное изменение концентрации любого вещества, участвующего в реакции, прекращается. Здесь вступают в дело константы равновесия, проявляется закон сохраняемости, имеющий, впрочем, динамическую форму.

Следует отметить также, что специфика системного моделирования в химической кинетике связана с установлением факта существования термодинамического контроля, своеобразного термоограничителя, канализирующего, направляющего реакции в сторону устойчивого динамического равновесия исходных и конечных продуктов. Но одновременно здесь действует кинетический контроль реакций, который направляет систему не к равновесию, а накоплению наиболее быстро образующихся веществ.

Несомненно, что в области химического реагирования мы имеем дело с системами нового уровня сложности. Здесь действуют уже механизмы регуляции и саморегуляции. Так, многие химические реакции регулируются каталитическими факторами, которые либо ускоряют, либо замедляют процесс, не нарушая положения равновесия. Показательны в этом отношении биохимические реакции, которые детерминируются катализаторами-ферментами. В данной области нередко возникают автоматические реакции, когда образующееся новое вещество содействует возникновению подобных себе сложных молекул. При моделирующем описании подобных процессов важную роль играет принцип воспроизведения сложных биомолекул. Более общая его формулировка связана с идеей поддержания суперустойчивости химического процесса, обеспечивающего возникновение подобных молекул.

Переход к методам моделирования сложных реакций опирается в современной химической кинетике на представления о протекании реакций в открытых системах. Введение подобных представлений позволило установить, что протекание реакций зависит не от отдельных внешних факторов, влияние которых сказывается, конечно, на поведении открытой системы. Но главной детерминантой здесь выступает так называемая потоковая зависимость. Потоки имеют направление, определяемое действием какой-либо весьма обшей причины. В кинетике действие подобной причины обозначается понятием "сродство". На основе сродства втягиваются в реакцию вещества, необходимые для процесса замещения в химических превращениях. Если говорить в более общем плане, то сродство, как уже отмечалось в научной литературе, выявляет спонтанную продуктивную активность химической системы /13/.

Наконец разработка проблемы моделирования в кинетике связана с учётом самопроизвольного характера химических реакций, с признанием существенной роли самодетерминированных изменений в химических системах. Благодаря этому соответствующие системы реализуют автономный режим функционирования. Например, установлено, что из числа возможных химических реакций будет протекать именно та, которая сопровождается максимальным выделением тепла. Детерминирующим принципом химических превращений является также поддержание хода реакций, который ведёт к уменьшению свободной энергии системы. На это в своё время указал Вант-Гофф. Внутренняя детерминация действует и в так называемых цепных реакциях, когда некая малая причина способна привести в действие лавинообразный процесс синтеза или распада вещества. Соответствующая внутренняя направленность процесса обнаруживается, например, при полимеризации малых молекул в высокомолекулярное соединение, при взрыве порохового заряда и т.д. Интересно, что в каталитических и цепных процессах возникают явления, которые могут описываться в терминах теории управления, поскольку дело идёт об отражении обратных связей. автоколебательных изменений системы, о перераспределении энергии между основной реакцией и регуляторными механизмами. Следует согласиться с утверждением, что на соответствующем языке можно описывать свойства реакций как носителей некоторой информации /14/.

1.5. ФОРМИРОВАНИЕ БИОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СИСТЕМ И ПРИНЦИПЫ ИХ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Изучение молекулярных основ жизни составляет одно из новых направлений современной биологии. Данное направление ориентировано на исследование особенностей химической эволюции биомолекул и стремится раскрыть механизмы самоорганизации живых систем. Применяемая здесь методология строится на выделении относительно простых свойств живых систем ( их атрибутивных характеристик). Далее создается гипотетическая модель добиологической системы, которая сопоставляется с набором атрибутивных свойств жизни. В конечном счёте ставится цель показать, что добиологическая молекулярная система может превратиться в биологическую, что такой ход её изменений не противоречит известным научным данным, а также известным законам науки, т.е. он является закономерно обусловленным.

Предпосылкой формирования моделей добиологических систем служит представление о том, что биомолекулы активно ищут гармонического, взаимно согласованного функционирования и активно противостоят разложению, в силу чего несут в себе "принцип сохранения". Другой постулат связан с осознанием того, что живые системы обладают природой становящегося целого. Они базируются на некоторых устойчивых отношениях. Но вместе с тем им свойственны инновации становления, в них возникают качественные дифференциации, над исходными структурами надстраиваются новые элементы и подсистемы. В указанных системах действуют законы преобразования внутренней энергии. Они сами производят свои фундаментальные изменения. Но раз так, то они должны иметь и реально обладают способностью к воспроизводству собственных состояний активности. Эта способность проявляется в их циклическом функционировании. С этих позиций в современной науке изучаются возможности преобразования предбиологических систем в живые системы. В ходе такого изучения главное внимание уделяется выявлению способов самодетерминации, реализация которых обеспечивает переход к высшим формам организации, свойственной объектам жизни.

В этой области исследований возникают специфические проблемы, разрешение которых имеет важное значение для методологии системного моделирования. Фундаментальный вклад в их осмысление вносят работы М. Эйгена, взгляды которого по соответствующим вопросам требуют самостоятельного освещения.

М. Эйген начинает с анализа особенностей отношений, формирующихся на молекулярном уровне живой клетки. Он отмечает, что здесь действуют процессы переноса информации, осуществляется кодирование наследуемых признаков, действует механизм биосинтеза. В этих процессах участвуют два класса молекул: нуклеиновые кислоты и белки. М. Эйген подчёркивает, что информационные процессы этого уровня изучены достаточно хорошо. Известны носители информации (нуклеотиды), изучено их элементарное строение, количественные характеристики, структурные соотношения и упорядоченность элементов. Установлено наличие регуляторов биосинтеза (наличие активного центра, механизма узнавания и т.д.). Раскрыт механизм воспроизводимости нуклеиновых кислот. Рассчитана минимальная длина полипептидной цепи хорошо адаптированного белка. В ней 4-5 активно действующих центров. Она охватывает около 100 аминокислотных остатков. Биологи могут дать количественную оценку возможностей расположения аминокислотных остатков в такой цепи.

М. Эйген и сотрудники его школы полагают, что возникновение биомолекул с их сложнейшими связями и множеством структурных вариаций не могло идти путём слепого перебора массы возможностей. Числовые значения такого перебора столь велики, что реально он не мог иметь место ни на Земле, ни в ходе Космической эволюции. Поэтому реальные белковые молекулы следует рассматривать как уникальные. Но такие молекулы ещё и оптимальны (по скорости протекания микрореакций и по их согласованности) /15/.

Белковые молекулы обладают высочайшей организованностью. Более того, для их изучения требуется понятие самоорганизации. Это обстоятельство настойчиво подчёркивается М. Эйгеном. Для истолкования сверхсложной организации живого М Эйген использует представление о семантической (селективной) информации. Он отмечает, что в информационном процессе есть физическая компонента- сигналы. Но есть и формальная компонента- код (знаковая система). Сочетания, группировки сигналов могут иметь характер кода, если они упорядочены и к ним находится интерпретирующий ключ. Главное же -наличие функциональной упорядоченности сигналов, которая обеспечивает сохранение живой организации (и её дальнейшее развитие).

Из положений, рассмотренных М. Эйгеном, напрашивается вывод, что для систем, организованных как знаковые структуры, законы информации имеют универсальное значение. Управляющее воздействие информации обнаруживается там, где есть альтернативы и есть возможность выбора альтернатив. Информации требуется тем больше, чем больше надо отсечь альтернатив. Процесс не требует информационной регуляции, если он идёт однозначно, без альтернатив, если все возможности кроме одной равны нулю. Известно, что альтернативы могут распределяться случайно-равномерным образом, тогда для их выбора нет предпочтительных условий. Но могут существовать и другие ситуации, когда возможности выбора альтернатив неодинаковы.

Общим таким условием является, как полагает М. Эйген, избыточность ряда или одной возможности / 16/. Так, например, некоторые альтернативы могут возникать чаще других, и они будут выделяться по частоте. Могут также возникать предпочтительные последовательности в выборе альтернатив, когда выбор одной тесно обуславливает выбор некоторых иных (например, в белке есть сложные условия соседства аминокислотных остатков). Но любое ограничение неопределённости выбора альтернатив правомерно характеризовать как прирост информации. Существенно, что этот прирост возникает в рамках самодетерминированного процесса.

М. Эйген считает, что формирование биомолекулярных систем моделируется образами теории игр. Наиболее подходящими к этому случаю оказываются модели стратегических игр. За основу Эйген берёт модели "игры в бисер". В рамках подобной игры есть определенные правила выбора. Есть также фиксированный конечный временной интервал игры. Наконец, имеется результат, обусловленный серией выбора. Во множестве серий этот результат является статистическим параметром, колеблющимся вокруг некоторого среднего значения.

По Эйгену, возможен тип игры, который не связан с совершенно детерминированным результатом - вследствие нивелирования флуктуаций распределения вероятностей. В "игре" хотя и возможен отбор лишь одного состояния или альтернативы, но какая из них "выживает" заранее сказать нельзя, поскольку может сработать механизм флуктуационных катастроф для ряда альтернатив. Правда срабатывает и защита от катастроф - благодаря избыточности некоторых из альтернатив. Об этом Эйген прямо не говорит, но именно так функционирует его модель "игры в бисер".

Надо добавить, что усиление флуктуаций становится новой детерминантой, действующей как фактор отбора и влияющей на направленный процесс эволюции состояний системы. Такой процесс, по Эйгену, охватывается понятием гиперцикла, отражающим особый класс самоорганизующихся химических цепей. Существование гиперцикла предполагает наличие высокоэнергетического строительного материала, который может репродуцировать свои составные части, но может ещё не быть индивидуальным живым существом /17/.

Новизна моделирующего подхода в концепции М. Эйгена состоит в том, что гиперцикловые системы рассматриваются в ней в ряду факторов универсальной эволюции. Базой к тому служит формирование самодетерминированной организации, законы функционирования которой могут служить объяснением перехода от преджизни к живым молекулярным системам.

1.6. КИБЕРНЕТИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

Проблемы моделирования, поднимаемые и обсуждаемые кибернетикой, разнообразны и многоаспектны. Их обсуждению посвящена серьезная литература / 18/. Не претендуя на всесторонний анализ этих проблем, сосредоточим внимание на таких фундаментальных идеях, разработка которых выдвигает кибернетику в ряд отраслей знания, сформировавших современную методологическую тенденцию моделирования сложных систем.

В первую очередь следует назвать разработку идей и представлений об управляющей системе, об информационном характере управляющего процесса. Суть дела заключается в том, что изменение состояний системы обеспечивается не прямым принуждением, а выступает в обрамлении некоторой стратегии поведения системы и предполагает достижение определенной цели ее функционирования. В этом случае и говорят, что вместо принуждения действует управление, которое осуществляется путем саморегулирования и выбора из ряда альтернативных путей изменения.

Управление же неразрывно связано с целевым отношением системы к действиям внешней среды. Не трудно показать, что описание такого отношения не может быть уложено в причинно-следственный ряд, даже если предположить, как говорит, например, Б.С. Украинцев, переход внешней причины во внутреннюю / 19/. На самом деле для кибернетической системы характерна своеобразная нейтральность к действию внешних факторов. Использование подобной нейтральности становится фактором приспособления соответствующей системы к внешним условиям, которые осваиваются применительно к логике целевого функционирования системы. Существенно, что здесь имеет место не простое ослабление внешних воздействий, а устанавливается новый принцип бытия системы, изменения которой обусловлены согласованием её входов и выходов с её внутренним состоянием.

Как моделируется подобное согласование? Оно покоится на принципах обработки информации. Кибернетика рассматривает замкнутые циклы обработки информации в пределах компенсирующих управляющих процессов. Наиболее изучены сегодня те процессы, которые реализуются с помощью ЭВМ. Среди последних выделяются цифровые вычислительные машины, использующие информацию в виде числовых кодов. Сфера их действия универсальна. Они функционируют в автоматическом режиме. Описание процесса обработки информации -арифметического, логического - сообщается машине программой, первоначально записанной на бумаге в виде некоторого текста на языке, называемом алгоритмическим. ЭВМ снабжается особым устройством-памятью, в которой фиксируются вводимая информация, программа, а также промежуточные и окончательные результаты обработки информации. Для автоматического согласования всех устройств, связанных с потоком информации, служит блок управления.

Ориентация кибернетики на создание ЭВМ привела к тому, что её основным методом стал метод алгоритмического описания управляющих систем. Соответственно сформировалась и математическая основа кибернетики как разработка управляющих алгоритмов (программ). По А.А. Ляпунову, чтобы реализовать некоторый процесс управления, т.е. процесс переработки информации, необходимо построить такой алгоритм, такую же или примерно такую же переработку информации, как и исходный процесс, и оценить качество приближения / 20/.

Однако существуют кибернетические системы, способные функционировать не только по стратегии, заложенной в управляющем алгоритме, но и изменять своё поведение в соответствии со свежей накапливаемой информацией. Например, известны кибернетические системы, которые могут ориентироваться на частоту появления событий и их новизну, запоминая с наибольшей вероятностью события, протекающие весьма часто, и вырабатывая своего рода навык поведения в типично повторяющихся условиях среды. Есть системы, способные к непрерывному уточнению и обновлению данных об объекте, записанных на матрице запоминающих устройств. Процесс управления при этом направлен на идентификацию модели объекта с реальным объектом. Кроме того, известны так называемые системы адаптации, реализующие итерационный процесс поиска усреднённых прототипов. Такие системы используют короткий интервал текущей информации, тогда как названные выше обучающие системы используют более длинные выборки. Наконец, выявлены самоорганизующиеся системы, в которых процессы реализуются в рамках сложных сетей взаимодействий элементов, причём, каждый элемент несёт собственный алгоритм действия, находящийся под интегральным воздействием как внешних, так и внутренних регулирующих факторов. В результате процесса самоорганизации сеть постепенно оптимизирует свои показатели в направлении лучшего решения задач управления / 21/.

Обобщением указанной способности кибернетических систем является понятие "самоприспособление". Оно отражает самонастройку системы по отношению к факторам среды, к её изменениям - в пределах некоторого допустимого для данной системы порога изменчивости. У.Р. Эшби, например, использует для характеристики такого самоприспособления термин "ультраустойчивость". С помощью последнего он подчёркивает отличие названных систем от тех, у которых отсутствует способность к самоприспособлению. При наличии же этой способности системы открыты для взаимодействия со средой через особый канал информации, используемой для коррекции '^выхода" системы в случае его отклонения от некоторой нормы. Здесь действует обратная связь, т.е. замкнутый контур регуляции повеления системы. Соответствующая регуляция, как показано в кибернетических исследованиях, строится на учёте результатов, обусловленных поведением системы, и на упреждающем поиске допустимых состояний в изменяющейся среде. Тогда мы имеем дело либо с отрицательной, либо с положительной обратной связью / 22/.

Следует подчеркнуть, что понятие "самоприспособление" даёт весьма упрощённый образ универсальной самоорганизации и не выражает многих её аспектов, проявляющихся, например, в развитии и функционировании сложных биологических или социальных систем. Тем не менее, подход к изучению самоорганизации, учитывающий процессы самоприспособления, является весьма поучительным. Данный подход связан с фиксацией такого типа детерминации, который обеспечивает преобразование внешних воздействий посредством упорядоченных внутренних отношений системы. При этом полагается, что сама система вносит решающий вклад в конечный результат её изменений.

Показательно в этом плане, что кибернетика рассматривает изменения системы как обусловленные правилами внутренних переходов, как зависимые от потоков внутренней информации и от принятых в системе способов оценки эффективности результатов её функционирования. Надо отметить и то обстоятельство, что законы функционирования кибернетической системы выделяют её из среды, поскольку она контролирует собственные существенные переменные и способна регулировать входные параметры. Как раз в последнем случае реализуется система воздействий по замкнутому кругу. Здесь, как отмечалось выше, изменение переменных системы за пределы конкретных ограничений необходимо вызывает управляющее воздействие, компенсируя любые возмущения, способные перевести систему в неуправляемое состояние. В частности, компенсируются и такие возмущения, причина возникновения которых может быть неизвестна. Поэтому механизм обратной связи помогает системе эффективно функционировать в сложных переплетениях причинных факторов, а также в неопределённых условиях.

Иногда в действии данного механизма хотят видеть проявление самопричинения. С этим нельзя согласиться, ибо самопричинение предполагает воздействие следствия на собственную причину. Оно имеет место при тождестве следствия и причины в их глубинном основании. Между тем в кибернетических системах следствие, по существу, отделяется от своей причины, если рассматривать цепь обратной связи.

Здесь следствие как выходное воздействие влияет на свою причину через определённый временной интервал - как другая, внешняя причина. приведённая в постоянное сцепление с входным воздействием.

Надо добавить, что новизна сложных кибернетических систем связана не столько с сохранением её фиксированных состояний, сколько с обеспечением перехода в новые состояния, отвечающие изменившимся условиям среды. Жесткого алгоритма такого перехода обычно не существует. Но новые состояния можно предсказать статистически, анализируя временные ряды (т.е. дискретную или непрерывную последовательность событий, распределённых во времени). При этом учитывается. что статистический разброс временных рядов ограничивается механизмом оптимального выбора поведения, а также механизмом минимизации ошибки управления /23/.

В ходе кибернетического моделирования следует учитывать, что детерминационные отношения в управляющих системах складываются иначе, чем в физических. Доминирующей детерминантой физических систем является действие закона сохранения энергии. В кибернетике же установлено, что сохраняемость количества энергии входного воздействия и количества энергии выходного воздействия может нарушаться. В частности, могут возникать ситуации, когда малые по энергии входы способны вызывать масштабные по энергетическим характеристикам выходы. Очевидно, что такого рода ситуация моделируется на основе представления о системе, функционирующей в направлении сохранения заданной определённости достижения интегральной цели поведения системы. Соответствующее функционирование реализуется в замкнутом цикле, обеспечивающем сохранение общего количества циркулируемой информации.

Разумеется из-за шума в кибернетических системах часть информации неизбежно нивелируется в неопределённость. Тем не менее, в них на уровне управления возникает дополнительная информация, которая компенсирует потери. Отмечая действие закона сохранения информации, следует учитывать и возможности усовершенствования механизмов управления системой - за счет увеличения объема циркулирующей информации. Но новый объем информации опять-таки идёт на компенсацию неопределённости, связанной, например, с организацией процессов самоприспособления систем к новым условиям функционирования. И поэтому в общем случае правомерно говорить о проявлении классических законов сохранения в функционировании кибернетических систем, а вместе с тем - об изменении формы действия указанных законов

1.7. СИНЕРГЕТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ САМООРГАНИЗАЦИИ СИСТЕМ

Синергетика - междисциплинарное направление исследований. В центре его стоит проблема самоорганизации. На это обстоятельство указывается в обширной литературе, посвящённой анализу предмета и методов синергетики /24/. Уточняя специфику её моделей, отмечают связь синергетического подхода с изучением процессов самоорганизации в условиях, отличных от гомеостатических /25/. Подобное отличие позволяет специфицировать предметную область синергетики от кибернетики, ибо последняя занимается самоорганизацией, связанной с перестройкой поведения системы без нарушения основной цели её функционирования.

Говоря о своеобразии способов раскрытия самоорганизации в синергетике, следует учитывать, что она обращена к изучению самоактивности систем. Синергетика доказывает, что существует класс систем, обнаруживающих способность к самопроизвольной организации, к упорядочению отношений между элементами, когда на такие отношения накладывается термодинамический закон дезорганизации. Используя этот подход, синергетика стремится объяснить механизм преодоления порога, отделяющего неживые объекты от высокоорганизованных живых образований.

Как достигается подобное объяснение? Основной путь здесь связан с применением уровневой модели системы. Причем такая модель предполагает неполную сводимость свойств макроуровня к свойствам микроуровня. Анализ накопленного в синергетике материала показывает, что в данной области познания можно описывать макроповедение системы с помощью особой группы обобщенных параметров. Одновременно сохраняется возможность описания микроповедения ее элементов с помощью большого числа дифференциальных уравнений. Такая особенность синергетической модели роднит ее с моделями, используемыми в термодинамике и статистической физике. Однако синергетика, в отличие от термодинамики и статистической физики, не предполагает молекулярно-хаотического распределения элементов системы. Напротив, в ней важную роль играет понятие "коллективного состояния", с помощью которого фиксируется способность элементов системы к коллективному выживанию и к поддержанию устойчивой организации системы под воздействием неопределённостных факторов внешней среды / 26/.

Известно, что в системах, находящихся в состоянии молекулярного хаоса, не может самопроизвольно рождаться и сохраняться устойчивая организация. Эти системы эволюционируют в направлении термодинамического равновесия, при котором неопределённость состояния их микроэлементов достигает максимума. Одновременно в них минимизируется уровень свободной энергии.

Что касается синергетического подхода, то он выявляет новую ситуацию, в которой условием возникновения коллективных (кооперативных) состояний элементов становится сильная неустойчивость системы. При сильной неустойчивости даже малое случайное отклонение на микроуровне может резко усиливаться и давать макроэффект, порождать новое макросвойство системы.

Г.И. Рузавин полагает, что в неживых системах синергетическое объединение элементов, способствуя возникновению устойчивой структуры, не сказывается на природе самих элементов /27/. Думается, однако, что синергетические процессы идут по другому. Теперь уже известно, что для их реализации требуется достаточно высокий уровень энергетической подпитки системы, а также необходимо возбуждение активности её элементов сверх той меры активности, которую они проявляют в стационарном термодинамическом состоянии. Лишь при таком условии потенциально любой из элементов может отклониться от среднего уровня флуктуации. Но именно при этом условии очень высока вероятность возникновения новых функциональных элементов в системе, для которых нормой становится сверхсильная флуктуация, если её сравнивать с прежними порогами случайных отклонений в поведении элементов. Подобные новые функциональные узлы способны возникать благодаря распространению поля активности отдельных старых элементов, а также благодаря группировке, суммированию и умножению их действия. Эту новую роль могут играть и вносимые в систему обновленные вещественные компоненты, обладающие резонирующими, каталитическими свойствами. В проведенных уже исследованиях показано, например, что на предбиологическом уровне организации систем проявляются своеобразные автопоэтические механизмы их обновления / 28/.

Говоря о вхождении в систему новых элементов и о вовлечении в неё с помощью последних новых процессов, надо иметь в виду, что абстрактно возможны два типа реакции старой системы: 1) отторжение новых элементов; 2) выживание и размножение новых элементов, а вместе с тем - возникновение нового режима функционирования системы. Можно уверенно предположить, например, что второй тип сопутствовал предбиологической эволюции. Современные исследования показывают, как могли возникнуть системы, устойчивые к появлению "мутантных" полимеров и одновременно приспособленные к росту своей организации. Ранее уже рассматривалась концепция М. Эйгена, которая даёт объяснение таким возможностям. Конкретный механизм возникновения соответствующих систем должен включать, по М. Эйгену, автокаталитический синтез новых молекул из молекул исходного множества /29/.

Синергетика, однако, вводит представление о дополнительных аспектах самопроизвольной организации, рассматривая условия отбора новых структур. Принятый в её рамках подход учитывает, что отбор не задаётся каким-либо априорным правилом, равно как не регулируется и не направляется к какой-либо заранее установленной пели. Напротив, результат отбора трактуется в ней как следствие особого флухтуационного поведения системы, когда флуктуации столь сильны, что выводят систему из прежнего равновесия со средой. При этом происходит вымирание вероятностей, с которыми поддерживался средний уровень равновесных флуктуаций, в силу чего обеспечивается прирост информации и под воздействием этого фактора идёт рост самоорганизации системы.

Интересно, что модель синергетнческой системы фиксирует процесс самопроизвольной организации как зависимый от определённого типа взаимодействий системы со средой. Это взаимодействие необычное. В науке чаще всего обращается внимание на его открытый характер, на установление обмена между системой и средой потоками вещества, энергии и информации. Однако, главное здесь состоит в том, что система за счёт резких флуктуаций, дающих макроскопический эффект, приобретает, по выражению И. Пригожина, диссипативную структуру /30/. Сегодня существуют значительные трудности в определении смысла данного понятия. Ясно, по крайней мере то, что оно позволяет уловить новые аспекты системной картины мира, не раскрываемые другими понятиями системного ряда. В исследованных синергетикой ситуациях диссипативная структура представляется как форма динамической организации, которая выходит за рамки динамики хаоса и обнаруживает законы неклассической термодинамической эволюции. Наличие этой структуры свидетельствует, что система может длительное время пребывать в состоянии, далёком от теплового равновесия. Диссипация означает рассеивание беспорядка системы в окружающую среду, но вместе с тем растёт внутренняя упорядоченность некой глобальной ситуации, обладающей неравновесностью / 31/.

Интересно то, что упорядоченность проявляется в данной ситуации через наложение ограничений на уровень флуктуаций. Но, кроме того, для системы; находящейся в неравновесном состоянии, как бы предзадан выбор одной из нескольких ветвей последующей эволюции, т.е. один из многих аттракторов. Ограничения накладываются факторами мирового целого, в том числе малозаметными привходящими действиями, например, малыми изменениями гравитационных сил, потенциалов электрических полей и т.п. Влияние последних становится параметром порядка, а по терминологии Г. Хакена - информатором /32/.

Г. Хакен справедливо ведёт речь о возникновении в условиях диссипации целостного информационного пространства или сигнальной среды. Он показывает, что извлечение соответствующего сигнала может побудить исходную систему пробежать все допустимые ветвления. Но содержащаяся в сигнале информация может оказаться также недостаточной или избыточной. В последнем случае к одному и тому же аттрактору ведут несколько сигналов. Понятно также, что из возникшей универсальной информационной среды черпают свою часть информации микроэлементы системы, обладающие коллективным действием, сравнимым с макропараметрами системы.

Существенно также, что рождение упорядочивающей информации идёт в уровневом масштабе, поэтому способы построения синергетических моделей не опровергают положения термодинамики о невозможности возникновения самоорганизации внутри теплового хаоса. Но синергетика обращает внимание на способы надстраивания регулирующей информации над уровнем теплового равновесия. В силу этого надстраивания физические, неживые системы перестают быть "слепыми", нейтральными к влиянию суперсистемных факторов, напротив, они приобретают способность "учитывать" указанные факторы в своём функционировании. Уровневый подход, тем самым, включается в описание объективных сложных систем, их спонтанной "адаптивной организации" и подстройки к окружающей среде.

Выводы

1. Развитие научного познания показывает, что с понятием "система" связан универсальный способ определения предметной области научно-теоретического мышления. Системность рассматривается в науке как методологический регулятив исследования объективных законов в рамках конкретной целостности. Системная целостность моделируется в науке как область изменений, характер которых сводится к самоопределению и самообусловленности объектов.

2. В специальных науках моделирование объектов как систем основано на выявлении полного набора параметров, фиксирующих систему в качестве функциональной определённости, которая способна к самосохранению. С другой стороны, научное описание систем правомерно трактовать как редукцию от бесконечного к конечному. При этом модель системы артикулирует относительно автономную область действительного мира, на изменения которой накладываются детерминационные ограничения. В рамках таких ограничений специальные науки фиксируют функциональную устойчивость системы. В классической науке модели функциональной устойчивости отражают обратимые изменения объектов. В современной науке такие модели фиксируют законы активного поведения систем, механизмы интенсификации внутренних процессов, учитывают способы порождения новой информации и действие факторов самоорганизации систем.

3. В междисциплинарных исследованиях методы моделирования опираются на язык типологического выражения системных законов. С его помощью решается задача роста информационной ёмкости описания целостных многокачественных объектов. Концептуальную основу такого языка образуют понятия "взаимодействие", "событие", "поведение", "организация", которые формируют смысловое поле моделирования сложных системных отношений и выводят на обобщённую трактовку закономерности, приспособленной к отражению динамики самоактивных, саморегулирующихся и самоорганизующихся систем.

Глава 2. ПРАКСЕОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВАНИЯ СИСТЕМНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ

2.1. СИСТЕМНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРАКТИКИ

Системный подход чаще всего рассматривается как закономерный результат преобразования общенаучных методологических тенденций, связанных с поворотом научного мышления к изучению сложных и сверхсложных объектов. При этом в современной литературе основное внимание уделяется развитию категориального аппарата системной парадигмы научного мышления. Тем самым системные методы берутся как основное звено прогрессивной эволюции научного знания.

Однако сегодня формирование системного подхода идёт в более широкой сфере и выходит за границы потребностей становления нового стиля мышления в научном познании. Есть множество данных, свидетельствующих о том, что возникновение и развитие системного подхода и системного моделирования обусловлено возрастанием практического интереса к науке, связано с систематическим использованием науки для решения практических проблем, а также с решением практических задач эффективной организации научной деятельности в целом. На это всё ещё обращают недостаточно внимания. Между тем изучение определяющего влияния современной практики на формирование системного подхода должно способствовать преодолению сциентизма в истолковании специфики системных исследований и открыть поле для разработки праксеологического раздела системной методологии.

В своё время на важность разработки этого раздела указал В.П. Кузьмин. Однако он ограничился анализом тенденции инженеризации научно-технической деятельности, полагая, что специальные познавательные средства системного подхода удовлетворяют потребности в универсализации инженерно-прикладной функции науки /1/. В предлагаемой работе раскрывается более широкий круг практических функций науки, реализация которых требует уточнения специфики методов системного моделирования.

Важно отметить, что в контексте взаимодействия практики, науки и системных исследований меняется содержание главного вопроса, с ответом на который связана разработка специализированных средств системного моделирования. Классическая его постановка ориентирована на выяснение того, что есть система как особый предмет познания. Теперь налицо иная установка, смысл которой заключён в вопросе: чем должна быть система в условиях решения практических проблем? Поиск ответа на второй вопрос выводит на новую трактовку понятия "система", которое коррелирует не с предзаданным объектом как некой реальностью, а с деятельностью, со способами её рациональной организации. Деятельностная трактовка понятия "система" фиксирует практическую и методологическую активность субъекта. Соответственно и объект рассматривается не как равный самому себе. Он берётся в формах опережающего отражения, с которым соотносится процесс системосозидаюшей деятельности.

В рамках этой деятельности "система" и "системный подход" превращаются в средства конструктивизации действительности. Ориентирами системного подхода здесь становятся: многокачественность (многомерность) создаваемых систем, интегратизм (синтез) и управляемость. Системный подход связан в этой сфере с учётом качественного многообразия факторов решения комплексных проблем и выступает методологической базой анализа соответствующих проблем. В его состав включаются интегративные способы деятельности, которые современное человечество освоило в различных областях познания и практики. Он также покоится на описании реальных возможностей регуляции и управления конструируемыми системами и самой деятельностью по их созданию.

Существенно, что в контексте деятельности определение системы зависит от конкретной постановки практической задачи. Можно, например, двигаться от заданного свойства к структуре и элементам, обеспечивающим воплощение данного свойства. Можно также идти от элементов и структуры к получению новых эффектов и свойств. Круг практических проблем, решение которых опирается на указанные методы и приёмы, широк и разнообразен. Велика, например, их роль в обобщении научно-технической информации. Они активно применяются в практике управления и проектирования сложных инженерных комплексов. Типичным здесь является предварительное определение генеральной функции, для реализации которой подбирается оборудование, (формируются кадр, организационная структура. Вместе с тем приходится учитывать многообразие целевых функций, иерархию целей и соответствующих им программ деятельности, неопределённость конструктивных решений и т.д.

Эта форма системного подхода служит продолжением и дополнением объективной тенденции развития практики. Такую тенденцию можно определить как системизацию практики. В дальнейшем рассматривается одна из сторон указанной тенденции - систем изация производственной практики. Ее укрепление осуществляется через ряд ступеней. Исходной и простейшей среди них является та, для которой типичным объектом производственной деятельности служил отдельный предмет. Ее историческое место соответствует орудийному производству; в рамках последнего взаимодействуют отдельный производитель и предмет его труда. Подобная практика функционально направлена на овладение полезными свойствами отдельных вещей и предполагает высокую степень индивидуализации труда. Здесь мы имеем дело с локализованными ячейками систем деятельности, каждая из которых может быть изолирована от других и воплощаться в дополнительных обстоятельствах в уникальную форму предметной деятельности. В целом же общественная производственная практика этой эпохи представляет собой статичную организацию, достаточно жестко структурированную на отдельные звенья, так что о существовании единой универсальной системы производственной практики для указанной эпохи говорить не приходится. Напротив, в данном случае речь можно вести о существовании вырожденной формы системности, которая легко распадалась под воздействием привходящих обстоятельств.

Более зрелой ступенью объективной системизации практики является та, которая основана на производственной деятельности, использующей большую совокупность свойств вещей одновременно. При этом производство ориентировано на установление многомерной функциональной согласованности между различными вещами. Мощный толчок этому процессу дало создание машин. Машина вошла в производственную практику как многокачественная система, в которой относительно обособлены друг от друга, но и согласованы друг с другом энергетические процессы, функционирование рабочих органов и контроль за состоянием предмета труда. В эту цепочку входит также функционально обученный работник, который сам оказывается как бы элементом машинной техники.

Распространение машин связано с развитием массового производства. Эффективность последнего проявилась в полной мере в условиях комплексирования отдельных, но неразрывно связанных технологических потоков. При этом открылись возможности для усложнения искусственных технологий. В итоге постепенно сложилась ситуация, когда достижение конечных целей производственного процесса стало доступным лишь совокупному работнику, организующему весь ход производства.

Современная ступень системизации практической деятельности характеризуется возрастанием её масштабов и усложнением способов её организации - за счёт комплексирования и интегрирования усилий людей вокруг решения крупных социально значимых проблем. Это направление системизации практики предполагает развитие управляющей составляющей в деятельности людей, выработку эффективной стратегии управления производственными и социальными процессами. При этом современная практика широко опирается на научную информацию, которая используется в выборе надёжной стратегии управления.

Надо добавить, что в производственной сфере современная практика ориентирована на решение задач автоматизации, которая способствует объединению множества технологических процессов и позволяет создавать большемасштабные системы управления такими процессами. На этой ступени деятельность практического субъекта строится на научном отражении многопорядковой системы законов, которым подчиняется поведение большемасштабных систем. С функциональной точки зрения деятельность субъекта становится многоцелевой и подчиняется принципу оптимизации в отношении затрат и ожидаемых эффектов. Одновременно в ней делается упор на формирование гармоничных соотношений между ведущими компонентами практики, что содействует созданию условий для объединения в единый поток технического, экономического, социального и духовного прогресса общества.

Итак, системно-деятельностный подход включается в практику, которая ставит и решает новые, системные по своей природе, задачи. Применяемые этим подходом средства позволяют придать рациональную, онаученную форму современному этапу системизации практики. При этом существенно, что субъекты науки, включаясь в решение практических задач, рассматривают их как задачи масштабного эксперимента, постановка которого предполагает использование системной методологии для контроля за ходом и результатами соответствующей экспериментальной деятельности. Не всегда, правда, для подобного контроля применяются строго очерченные модели и образы системности, ибо практические проблемы зачастую не удаётся жестко структурировать, а цели и функции масштабного практического эксперимента нередко просматриваются нечётко. Поэтому системный подход к организации научно управляемой деятельности строится не только с помощью просчитываемых моделей, но и с использованием неявного знания, выражаемого на уровне приблизительных установок. Тем не менее, здесь действует общая ситуативная направленность на системное видение сложных практических задач, а выбор средств их решения реализуется из доступного арсенала системных продуктов современного научного знания.

В число самых мощных средств из этого арсенала входит программная продукция. Научно-практические программы, опираясь на единую целевую установку, связывают между собой достижение многих частных целей, в них взвешиваются приоритеты и различные альтернативы деятельности, учитываются многие возможности и вероятные следствия осуществления тех или иных альтернативных решений конкретных практических проблем. В программах комплексное понимание практических задач связывается с необходимостью охвата значительных материальных и человеческих ресурсов. Кроме того, здесь предусматривается комбинированное рассмотрение исследовательских, управленческих и организационных аспектов проблемы. В то же время целостность практического решения задач обеспечивается ориентацией на получение программируемого результата, который фиксируется в разработанной программе по весьма общим, но более или менее чётко фиксируемым параметрам. Предусматривается также оценка промежуточных результатов, для чего в программу вводится многоэтапная и управляющая, и контролирующая деятельность /2/.

Реальный выход на программное решение практических проблем обеспечивается применением совокупного, кооперированного труда. К новым формам кооперации относится, например, соединение производственной, научной и организационно-управленческой деятельности. Коллективные формы труда практикуются и в более узких сферах. Так, в современной науке складывается относительно завершенный и полный цикл деятельности: производство знаний - производство средств познания - производство научных кадров. Вместе с тем в современной науке объединяется и организуется деятельность многих субъектов: творцов научных знаний, обучающих кадров, обслуживающего персонала науки, представителей информационных служб. На основе их взаимодействия формируется совокупный научный субъект, обладающий комбинированными, комплексными свойствами и возможностями обеспечения многофункционального характера научной деятельности.

Эффективность комплексной организации науки возрастает благодаря включению в научную деятельность особой подсистемы, которая охватывает разные уровни управления наукой. Функционирование такой подсистемы связано с формированием социальной направленности научной деятельности, с выработкой программ финансирования науки, с определением механизмов обновления кадрового комплекса науки, с поиском надёжных потребителей научной продукции /3/. Высший уровень управления наукой замыкается на общегосударственных органах, ответственных за реализацию эффективной научной политики. При этом государственные институты могут выступать в роли прямых заказчиков научной продукции, но, кроме того, они способны оказывать опосредованное влияние на науку, используя механизмы моральной стимуляции научных работников, поддерживая развитие наукоёмкого производства и т.д.

Возвращаясь к вопросу о включении науки в обоснование программ решения практических проблем, нельзя пройти мимо того обстоятельства, что результаты программной деятельности не могут быть уложены в рамки знаний, накопленных отдельными научными дисциплинами. Обоснование программ строится на привлечении разнообразной информации из многих отраслей научного знания / 4/. Но в таком случае, и это надо подчеркнуть особо, открывается поле для междисциплинарных исследований, для интеграции и синтеза научных знаний вокруг более ёмкого предмета науки, исследование которого позволяет выходить за пределы специализированного знания, накопленного естественными, техническими, социальными науками. Потребность в выработке представлений для описания подобного предмета во многом инициировала развитие понятий системного подхода. Сформировавшийся в его рамках понятийный аппарат служит теперь особой матрицей унификации языка науки. На его основе создаются также средства обмена научной информацией между обособившимися отраслями научного знания, в том числе весьма ёмкие теоретические модели описания, охватывающие специализированные объекты науки.

Интересно, что программная включённость науки в практику основана на таком видении практических проблем, которое позволяет сформировать собственное пространство научных разработок и исследований, организованных вокруг практической проблемы. По существу здесь складывается неизвестная ранее форма системного синтеза знаний. В пределах такого пространства одновременно ставятся задачи, обращенные к целому ряду наук, которые чаще всего вступают в процесс решения практической проблемы, не имея предварительно разработанной теории по соответствующим вопросам. Данная ситуация резко обостряет потребность в обновлении теоретического аппарата и концептуальных средств этих дисциплин. Вместе с тем возрастает их готовность воспринимать смежные, заимствованные друг у друга идеи, модели и т.д.

Важным фактором, стимулирующим системное моделирование практических проблем, является потребность в оптимизации их решений. Поскольку практика ограничена во времени, в ресурсах и т.д., постольку главным условием, детерминирующим организацию практической деятельности, становится поиск альтернатив решений практических задач, экономящих затраты ресурсов при некотором достаточно высоком уровне получаемых результатов. Одновременно это и условие создания искусственных систем с высокой степенью эффективности функционирования.

В решении научно-практических задач методы оптимизации основаны на учёте полного набора возможных альтернатив, ведущих к достижению практически значимого результата. Каждая альтернатива оценивается по определённым показателям, среди которых чаще всего рассматриваются эффективность и затраты. Один из них принимается за лидирующий, и тогда определяются условия, при которых он достигает экстремального значения /5/. К сожалению, на практике нередко приходится руководствоваться не принципом оптимизации, а принципом удовлетворения, т.е. поиском альтернативы, отвечающей ограничениям на различные показатели качества. Иначе говоря, в определённых ситуациях не удаётся с помощью методов оптимизации отыскать лучший путь реализации практической программы. Выбор решения связывается тогда, как отмечают многие исследователи, с отбрасыванием бесперспективных и малоэффективных альтернатив /6/.

Постановка вопросов оптимизационного плана, пожалуй, наиболее убедительно говорит о том, что системный подход далеко не сводится к теоретическому моделированию сложных процессов, он не обусловлен эволюцией чисто теоретического мышления. Напротив, становление системного подхода существенным образом вытекает из осознания ситуации и состояния, в котором находятся практика и наука наших дней. Их взаимодействие детерминировано потребностями поиска системно-рациональных, оптимальных решений комплексных проблем, ставших актуальными в производственной, социальной и других сферах жизни общества.

В новой ситуации изменяются требования к субъекту моделирующей деятельности. Субъект, берущий на себя решение комплексных практических задач, преуспеет тогда, когда возьмёт на вооружение проблемный стиль мышления. Ему важно уметь преодолевать соблазны готовых решений. Он призван учитывать массу конкретных обстоятельств, и на этой основе он должен уметь вырабатывать вариантные способы действия. Но готовность решать проблемы состоит также в прямой зависимости от уровня профессиональной подготовки субъектов деятельности. Только теперь профессионализм связан с компетентностью не в частностях проблемы, а с пониманием всех существенных аспектов практической проблемы. Ключ к такому пониманию даёт овладение методами системного анализа практических ситуаций. Социально-психологические установки, формирующиеся у специалистов в новой деятельностной ситуации, толкают их к овладению системным стилем мышления. Однако стихийной потребности сегодня мало. Для повышения эффективности системно-методологической деятельности следовало бы организовать в стране по соответствующему профилю подготовку и переподготовку кадров специалистов. В тоже время назрел вопрос о том, чтобы дополнить учебные программы для традиционных специальностей разделами, предусматривающими усиления информационной связи между различными дисциплинами, в том числе между техническими и социально-гуманитарными дисциплинами. Перенос акцентов в область методологической подготовки является одним из путей решения данной задачи. Подобную подготовку необходимо углублять как на общефилософском, так и на междисциплинарном уровнях. Важную роль в этом призвана также сыграть универсализация подготовки кадров в области проблем моделирования, в том числе математического моделирования сложных процессов.

2.2. ПРИНЦИПЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ

Принятие решения - одно из ключевых понятий праксиологии. Оно фиксирует важнейший этап рационально организованной практической деятельности. С ним связана разработка и формальное утверждение проекта каких-либо изменений в социальной сфере, нацеленных на преобразование существующих или создание новых человеческих организаций. Принятие решения означает включение его в систему организационных отношений; его осуществление предполагает наличие плана, а также конкретной деятельности людей в рамках такого плана /7/.

Раскрывая специфику отношений, складывающихся между элементами систем принятия решений, следует учитывать, что здесь действует планирующая детерминация, природа которой связана с выработкой генеральной цели и выбором приоритетного направления действий. В системе принятия решений функционируют также особые координаторы и стимуляторы деятельности, и под их влиянием субъект принятия решений оптимизирует пели функционирования социальных организаций, соотнося эти цепи с наличными и вновь возникающими ресурсами деятельности. Если же говорить о главном звене функционирования систем принятия решений, то надо иметь в виду ту основную проблему, вокруг которой строится их функционирование. Это, конечно, проблема рационального выбора действий при наличии множества альтернатив. И потому звено, связанное с обоснованием условий рационального, а вместе с тем и ответственного выбора, является здесь главным, решающим.

Существенно, что квалифицированное принятие решений предполагает весьма сложную ступенчатую аналитическую деятельность, в состав которой чаще всего включаются следующие процедуры:

- обзор сложной совокупности условий, влияющих на практическую проблемную ситуацию;

- фиксация многих "срезов" решаемой проблемы и поиск способов совмещения таких "срезов";

- учёт разнообразных альтернатив решения проблемы;

- оценка их перспективности;

- корректировка деятельности в направлении достижения планируемых результатов.

Моделирование в сфере принятия социальных решений осложняется действием ряда факторов. Один из них связан с творческим характером выработки решений. Рационализация процедуры принятия решений не может быть проведена до конца, поскольку такая процедура опирается на интуицию и собственный опыт экспертов и лиц, принимающих окончательное решение. Тем не менее, научную основу организации принятия решений образуют рациональные методы. Они тем более необходимы, когда решение принимается в многоаспектной ситуации, требующей всестороннего анализ проблемы. Кроме того, в социальной области мы имеем дело с системами, каждая часть которых обладает активностью, собственным поведением. Надо согласиться с мнением Р. Акофа и С. Сенгупты, которые считают, что поведение подобных систем складывается из сознательно осуществляемых операций. Их важно уметь исследовать для выработки рекомендаций по управлению системой со стороны людей / 8/. При этом следует учитывать, что каждая операция подчиняется желаемому результату, а значит должна рассматриваться с точки зрения общего функционирования системы. Рациональный подход учитывает и другой аспект операций - их повторяемость, возможность многократного воспроизведения. Повторяемость служит базой для формализации методов исследования операций, для использования теории вероятностей, математической статистики, теории оптимизации и др. Эти методы внедряются в такие области деятельности, где повторяемость обусловлена массовостью производства, массовостью транспортных операций, торговых операций и т.д. В указанных областях нельзя, как правило, проводить натурные или лабораторные эксперименты с целью выбора лучшего варианта поведения сложной системы. Поэтому здесь обращаются к математическому моделированию процессов.

С формальной точки зрения операционная модель представляет собой управление, в котором критерий функционирования всей системы используется для оценки соотношения, связывающего множество управляемых и неуправляемых переменных. Модель считается удовлетворительной, когда найдены значения переменных, максимизирующих или минимизирующих критерий функционирования системы. С помощью такой модели практический субъект способен, как отмечают С. Сенгупта и Р. Акоф, разрабатывать в дальнейшем программы эффективного управления организацией /9/.

Представляет интерес тот факт, что проработка решений всегда опирается на широкий круг аналитических процедур. Так, предпосылкой решения главной проблемы является её разложение на отдельные составляющие, вычленение относительно самостоятельных подпроблем, изучение отдельных сторон и аспектов практической ситуации. При этом используются знания из многих самостоятельных частных наук, применяются их особые методы и языки описания. Одновременно анализ охватывает способы ограничения возникающих проблем и условий их решения (по имеющимся материальным ресурсам, по времени, по финансовым средствам и т.д.). Руководящий принцип учёта ограничивающих факторов состоит в минимизации затрат (расходов) и в максимизации намеченных эффектов деятельности. Принятые ограничения заставляют исследователя отказаться от фиксации всех существующих факторов и средств, воздействующих на достижение конечной цеди. Вся задача формулируется тогда с учётом упрощающих предпосылок, которые позволяют устранить неопределённость в понимании проблемы, переопределить проблему и сузить её.

Но хотя роль аналитической составляющей в проработке социальных решений велика, её нельзя переоценивать. В этой области широко используется термин "системный анализ". Однако нельзя забывать, что здесь все методы и формы анализа подчинены задаче организации целостной деятельности. Ее реализует к тому же совокупный субъект, который способен вести процесс одновременно по разным направлениям, ориентируя вместе с тем все составляющие этого процесса на достижение определённого конечного результата. Представление о таком результате служит основанием для формирования единой точки зрения на ситуацию в целом и для применения определённого метаязыка, используемого специалистами всех направлений, участвующих в комплексе работ по рациональному обоснованию проекта решения.

Комплексный охват проблемы заставляет вводить в модельное описание все качественно различные варианты достижения генеральной цели. При этом во внимание необходимо брать и возможности выбора неэффективных путей движения к конечному результату . В соответствии с такими возможностями вырабатываются определённые компенсаторные мероприятия, а также создаются резервы для восполнения потерь в ресурсах, материалах, времени и т.д.

Некоторые исследователи полагают, что в задачах выработки решений представление о целостности используется лишь в качестве "живой" практической категории, ориентирующей на объединение многих специалистов для конкретного решения проблемы. В этом отношении показательна позиция упомянутого выше Р. Акофа. который отмечает, что операционный подход и операционные модели решений возникают в качестве продукта исследования самих систем и служат основой синтеза и эффективного управления системами /10/. По его мнению, в решении практико-целевых задач достаточно учитывать принцип соподчинённости целей, принцип комбинации разнокачественных подходов к исследованию организации и установлению диагноза её состояния, принцип оптимальности критерия функционирования организации. Опираясь на эти принципы, можно гибко изменять модели описания систем и добиваться принятия конкретных требований к моделям в отношении их адекватности изучаемой проблеме Р. Акоф рассматривает подготовку комплексных решений как набор эмпирических процедур, почерпнутых из изменяющегося опыта управления организациями Он отрицает необходимость использования в этой ситуации теоретических моделей и универсальных средств описания сложных систем.

Но указанная точка зрения уязвима в том отношении, что она ограничивается простой констатацией факта формирования вокруг практических проблем некоторого набора принципов и методов. Между тем исследованию проблем не противопоказана опора на обобщённые представления о функционировании систем. При этом возможно, например. применение абстракций весьма высокого порядка, отражающих особенности фундаментальной структуры организации. В концепции Р. Акофа. скажем, исследование сложных ситуаций опирается на определённое понимание соотношения анализа и синтеза. Тогда как методы сочетания анализа и синтеза строятся исходя из теоретико-методологических представлений о взаимосвязи частей и целого. Следовательно, Р. Акоф. стремясь разработать набор правил конструирования сложных организаций, неявно использует общие теоретические модели описания систем, отражающие общие аспекты системной организации, в первую очередь, взаимную детерминацию целого и частей.

С другой стороны, модели подготовки сложных практических решений не обходятся без представлений о соотношении однокачественности и много качественности. Именно с учётом этих представлений разрабатываются различные варианты решения комплексной задачи, а также осуществляется выбор генерального пути достижения конечной пели в процессе принятия решения. Из этого вытекает, что декларативно отрицая влияние общих принципов на формирование практических моделей, концепция Р. Акофа на деле вынуждена опираться на теоретическое моделирование практических ситуаций. Характер моделирования здесь связан с ориентацией на решение многокачественных проблем и потому оно имеет междисциплинарное значение. Однако сфера действия этого подхода является ограниченной. Он эффективен в области управления организациями, которые обеспечивают согласование функций и подсистем в отношении некоторой интегральной функции. Но из этого крута выпадает, например, широкий класс организаций. в которых сталкиваются реальные антагонизмы целей, борются взаимоисключающие тенденции. Здесь не рассматриваются и такие организации, в которых имеются подсистемы с неопределившимися собственными целями, т.е. подсистемы, находящиеся в стадии становления.

Говоря о процессах моделирования выработки решений, надо отметить, что они покоятся на учёте как данного состояния организации, так и траекторий ее изменения. Вместе с тем необходимо иметь представление о её действительной реакции на управляющее воздействие. Такое представление, как привило, формируется на базе специального моделирования организации с использованием теоретических, а также эмпирических форм познания, позволяющих сопоставить различные состояния и фазы её развития как управляемой системы.

Хотя имеется большое разнообразие ситуаций, с которыми сталкиваются в решении задач проектирования социальных процессов. однако их моделирование основывается на экстраполяции изменений, накапливаемых соответствующими системами. Экстраполируя путь изменений, субъект до принятия решения способен предсказывать необходимое, возможное или вероятное развитие социального объекта. Надо согласиться с утверждением, что именно такое предсказание часто служит базой для разработки социального проекта или плана преобразующей деятельности /11/.

Но сита предсказания в его точности, а последняя зависит от того, насколько верно удалось исследователю отразить повторяемость социальных явлений. Трудность данной задачи состоит в том, что социальные явления отличаются большим диапазоном изменчивости. В этой области повторяемость только относительна и потому правомерно вести речь лишь о некоторой мере повторяемости, определяемой природой изучаемого социального явления. Наиболее важным проявлением повторяемости выступает закон. В философской литературе совершенно справедливо подчёркивается, что закон следует отличать от случайно-эмпирических зависимостей. Закон есть существенно общее, устойчивое отношение, охватывающее группу явлений. Закон есть отражение связи, которая выступает основанием механизма, формирующего явления. Следовательно, если известен закон, тогда становится возможным проследить по некоторому основанию результаты изменений данной группы явлений.

Реализуя задачи предсказательной и прогностической деятельности. приходится учитывать, что всякий закон не полон, узок, односторонен. На такой базе предсказание может быть точным, если оно опирается на целую сеть законов, характеризующих механизмы изменения социального объекта. Эта сеть включает совокупность как общих, так и частных законов, относящихся к различным уровням сущности исследуемого социального явления. Для решения стратегических задач социального преобразования правомерно использовать в качестве критерия повторяемости, например, законы развития рыночного хозяйства, законы социально-классовой структурной динамики и др. Напротив, проблемы микросоциального проектирования (например, на уровне одного предприятия) могут быть решены при использовании более конкретных критериев повторяемости. Каковы же эти критерии?

Обычно в описаниях конкретных условий и механизмов функционирования отдельных социальных организаций не используется понятие закона. Данное обстоятельство связано с учётом исключительного динамизма и подвижности всех характеристик деятельности реальных организаций. Здесь с наибольшей наглядностью проявляется историческая, переходящая природа законов функционирования и изменения социальных объектов. Поэтому внедрение представления о конкретных законах функционирования микросоциальных объектов сталкивается с определёнными трудностями. Для этого случая приемлемым критерием повторяемости оказывается уже не закон, а тенденция.

Разумеется, использование одного критерия не должно закрывать дорогу для применения другого. Там, где есть возможность опереться на закон, там прогностические выводы оказываются весьма точными и достоверными. Но это будет иметь место тогда, когда учитываются разнообразные сопутствующие условия, модифицирующие, а подчас искажающие действие закона. Полнота и точность прогноза увеличивается, если в круг всех действующих факторов включаются и тенденции. По существу, в основе тенденции лежит действие одного или ряда законов. Однако своеобразие тенденций заключается в том, что их реализация теснейшим образом связана с сопутствующими и побочными обстоятельствами, выступающими неотъемлемым фоном такого рода закономерностей. Поэтому относительная правильность и повторяемость, отображаемые тенденцией социальных изменений имеют вероятностную меру, отклоняющуюся от строгой необходимости. Отсюда проистекает методологическое требование к субъектам принятия социальных решений, суть которого сводится х овладению вероятностным стилем мышления.

Неотъемлемой составляющей моделирования социальных решений является учет информационных процессов. Целенаправленное воздействие, связанное с реализацией и выработкой решения, оказывается эффективным в том случае, когда имеется достаточно точная и полная информация о поведении изменяемой социальной системы. В условиях организованного принятия решения информация циркулирует по каналам обратной связи, что позволяет учитывать вероятные реакции соответствующей системы на управляющие воздействия, а также влияние внешней среды на преобразуемую социальную систему. Наличие таких двух петель обратной связи обычно считается достаточным для контроля за всем процессом в заданных границах точности. Но своеобразие ситуации заключается в том, что в социальные процессы вплетена деятельность людей, и принятие решений регулирует изменения внутри человеческих организаций. В то же время всякая социальная организация призвана обеспечить определённое пространство для свободного самоопределения людей, действующих в соответствии со своими потребностями и целями. Люди, как утверждает современная социальная теория, всегда имеют в них реальный выбор из ряда возможностей повеления /12/.

В свою очередь, реальность у казанных возможностей определяется наличием разнообразных ресурсов и условий, необходимых для организации социальной деятельности человеческих субъектов. Это могут быть материальные и финансовые средства, обеспечивающие достижение целей и намерений людей. Сюда же относится наличие определённых юридических, политических, нравственных, идеологических рычагов, оказывающих влияние на социальную активность людей и накладывающих ту или иную степень ответственности за выбор ими собственной линии поведения. К числу важных условий свободной деятельности социального субъекта относится получение доступа к разнообразной социальной информации. Удовлетворение потребности в ней берёт на себя в современном обществе особая сфера услуг, занятая сбором, переработкой и распространением информационных данных. Поэтому системы принятия решений, признающие принцип свободы в поведении человеческих индивидов, по необходимости включают в крут своих функций информационное обеспечение людей и формируют соответствующую социальную инфраструктуру

В рамках человеческих организаций приходится учитывать не только количество и точность информации, но и её социальное качество. Последнее связано с ценностью информации для людей, с выражением их отношения к характеру, стилю, компетентности субъектов принятия решения. Поэтому эффективность социального решения напрямую зависит от возможности высших субъектов своевременно интерпретировать качественное содержание поступающей к ним социальной информации от нижних этажей сложных социальных организаций. Важно также, чтобы были использованы дополнительные каналы обратной связи. Циркулирующая по ним информация должна позволить нижним этажам управляемой организации влиять на высшие этажи н вносить свой вклад в принятие социальных решений.

В советский период истории России сложился механизм принятия решений, основанный на жесткой регламентации деятельности низших звеньев у правления со стороны высших государственных звеньев. В результате образовалась тоталитарная система социального управления и принятия решений. Она быта ориентирована на полное преодоление автономности низших уровней принятия решений и на преодоление стихийности в социальных отношениях между людьми. Методологический порок тоталитаризма в моделировании принятия решений состоит в том. что он сводит подсистемы социальной организации к весьма простому типу, поведение которых определяется их функцией по отношению ко всему общественному организму управления в целом Следует согласиться с теми исследователями, которые полагают, что абсолютизация таких систем стала одним из источников стагнации советского общества /13/. Преодоление такой абсолютизации связано с приоритетным вниманием не к системам, поведение которых определяется их функциями, а к таким системам, поведение которых детерминируется их элементами, т.е. активностью и самостоятельностью человеческих индивидов. К подобным системам относятся, например, трудовые коллективы, политические организации, творческие объединения и т.д. В их функционировании участвуют люди как субъекты системы. Они имеют волю и право принимать решения, выбирать стратегию поведения соответствующей организации. Преодоление тоталитаризма и переход к демократическому устройству общества совпадают как раз в том, что создают условия для эффективного развития социальных систем. детерминированных своими элементами.