Основы системного анализа - Учебное пособие (Устинова Д.Ф.)

Глава 1. необходимость появления системного анализа, его суть и терминология

 

                     Сведение множества к единому — в этом первоосно­ва красоты.

Пифагор

История — это наука о прошлом и наука о будущем.

Л. Февр

 

1.1. История развития системного подхода

Составляющим понятий «системный анализ», «систем­ная проблема», «системное исследование» является слово «система», которое появилось в Древней Элладе 2000—2500 лет назад и первоначально означало: сочетание, орга­низм, устройство, организация, строй, союз. Оно также выражало определенные акты деятельности и их резуль­таты (нечто, поставленное вместе; нечто, приведенное в порядок).

Первоначально слово «система» было связано с фор­мами социально-исторического бытия. Лишь позднее прин­цип порядка, идея упорядочивания переносятся на Все­ленную.

Перенос значения слова с одного объекта на другой и вместе с тем превращение слова в обобщенное понятие совершаются поэтапно. Метафоризация слова «система» была начата Демокритом (460—360 до н. э.), древнегре­ческим философом, одним из основоположников материалистического атомизма. Образование сложных тел из атомов он уподобляет образованию слов из слогов и сло­гов из букв. Сравнение неделимых форм (элементов с буквами) — один из первых этапов формирования науч­но-философского понятия, обладающего обобщенным уни­версальным значением.

На следующем этапе происходят дальнейшая универ­сализация значения слова, наделение его высшим обоб­щенным смыслом, что позволяет применять его и к физи­ческим, и к искусственным объектам. Универсализация может осуществляться двояко — или в процессе мифотворчества, т. е. построения мифа на основе метафоры [ха­рактерно для одного из основателей объективного идеализ­ма Платона (427—347 до н. э.)], или же путем воссоздания философско-рациональной картины мироздания и челове­ческой культуры, т. е. трансформирования и развертыва­ния метафоры в философской системе [характерно для Аристотеля (384—322 до н.э.), колеблющегося между ма­териализмом и идеализмом] [Огурцов А.П. «Этапы интер­претации системности научного знания (античность и новое время)». Системные исследования // Ежегодник. М.: Наука, 1974].

Итак, в античной (древней) философии термин «систе­ма» характеризовал упорядоченность и целостность естественных объектов, а термин «синтагма» — упорядоченность и целостность искусственных объектов, прежде всего про­дуктов познавательной деятельности. Именно в этот период был сформулирован тезис о том, что целое больше суммы его частей (Философский словарь. М.: Политиздат, 1980).

Не касаясь вопроса о трактовке системности знания в средневековой философии, отметим лишь, что для выра­жения интегративности познавательных образований здесь стали использоваться новые термины: сумма, дисципли­на, доктрина...

С возникновением науки и философии Возрождения (XV в.) связано радикальное преобразование в истолкова­нии бытия. Трактовка бытия как космоса сменяется рас­смотрением его как системы мира. При этом система мира понимается как независимое от человека, обладающее сво­им типом организации, иерархией, имманентными (свойственными, внутренне присущими какому-либо предме­ту, явлению, проистекающими из их природы) законами и суверенной структурой. Кроме того, бытие становится не только предметом философского размышления, стре­мящегося постичь его целостность, но и предметом социально-научного анализа. Возникает ряд научных дисцип­лин, каждая из которых вычленяет в природном мире определенную область и анализирует ее свойственными этим дисциплинам методами.

Астрономия была одной из первых наук, которая пере­шла к онтолого-натуралистической интерпретации систем­ности мироздания. Большую роль в становлении новой трактовки системности бытия сыграло открытие Н. Коперника (1473—1543). Он создал Гелиоцентрическую сис­тему мира, объяснив, что Земля, как и другие планеты, обращается вокруг Солнца и, кроме того, вращается вокруг своей оси. Телеологизм[1], отягощавший представления Ко­перника, был преодолен позднее Г. Галилеем (1564—1642) и И. Ньютоном (1642—1727).

Наука эпохи Возрождения выработала определенную концептуальную систему. Ее важнейшие категории — вещь и свойства, целое и часть, субстанция и атрибуты. Вещь трактовалась как сумма отдельных свойств (забыли тезис античности???).

Основная познавательная процедура сводится к поис­ку сходства и различия в предметах. В связи с этим весь­ма специфично трактуется категория «отношение», кото­рая выражает прежде всего субординацию главных и вто­ростепенных свойств, динамическое воздействие некоего предмета на другой, первый из которых является причи­ной, а второй — следствием.

Важнейшая особенность представлений о системнос­ти предмета познания, характерная для науки эпохи Воз­рождения, состоит в выдвижении на первый план кау­зального, а не телеологического способа объяснения...

 Глубокую и основательную разработку идея системной организации научного знания получила в немецкой клас­сической философии. Структура научного знания, прин­ципы и основания построения теоретических систем ста­ли в ней предметом специального философского, логико-методологического анализа.

Немецкий математик и философ И.Г. Ламберт (1728—1777) подчеркивал, что «всякая наука, как и ее часть, пред­стает как система, поскольку система есть совокупность идей и принципов, которая может трактоваться как це­лое. В системе должны быть субординация и координация». Следует отметить, что он анализировал системность науки на основе обобщенного рассмотрения систем вооб­ще, построения общей системологии.

Новый этап в интерпретации системности научного знания связан с  именем И. Канта (1724—1804). Его заслу­га состоит не только в четко осознанном системном ха­рактере научно-теоретического знания, но и в превраще­нии этой проблемы в методологическую, в выявлении определенных процедур и средств системного конструи­рования знания.

Ограниченность кантовского понимания системности знания состоит в том, что конструктивно-методологиче­ские принципы образования научных систем являются у него характеристиками лишь формы, а не содержания зна­ния.

Эту линию в еще большей мере проводит И.Г. Фихте (1762—1814),  который считает, что принципы полагания формы знания являются одновременно принципами пола­гания и его содержания. Исходный тезис Фихте — науч­ное знание есть системное целое. Фихте является родоначальником того направления в классической немецкой философии, которое останавливается на вычленении фор­мально-логических принципов систематизации сложивше­гося знания, ограничивая тем самым системность знания систематичностью его формы. Это привело к отождествле­нию системности научного знания и его систематического изложения. Это направление сосредоточивает свое внима­ние не на научном исследовании, а на изложении результатов знания, систематического представления теоретического знания. Такой подход особенно проявился у последо­вателей Канта и Фихте — К. Шмида, Я. Фриза и др.

Г. Гегель (1770—1831), объективный идеалист, исхо­дит из единства содержания и формы знания, из тождества мысли и действительности и предлагает историче­скую трактовку становления системы в соответствии с принципом восхождения от абстрактного к конкретно­му. Однако в силу отождествления метода и системы, в силу телеологического истолкования истории знания, он не смог предложить методолого-конструктивных средств для формирования системных научных образований и фактически лишил все предшествующие ему теоретиче­ские и философские построения статуса системы. По сути дела, они оказались в его интерпретации лишь абстрактным выражением, превращенной формой его системы, претендовавшей на единственно возможную и абсолют­но значимую.

Теоретическое естествознание XIX—XX вв. исходит из различения предмета и объекта знания. Подчеркивая активный характер человеческого познания, новый спо­соб мысли трактует предмет исследований как нечто созданное и создаваемое человеком в ходе освоения приро­ды. Поднимается роль моделей в познании.

Целое понимается уже не как простая сумма, а как функциональная совокупность, которая формируется не­которым заранее задаваемым отношением между элемен­тами. При этом фиксируется наличие особых интегративных характеристик данной совокупности — целостность, несводимость к составляющим элементам. Сама эта сово­купность, отношение между элементами (их координация, субординация и т.д.) определяются некоторым правилом или системообразующим принципом. Этот принцип от­носится как к порождению свойств целого из элементов, так и к порождению свойств элементов из целого. Системообразующий принцип позволяет не только постулиро­вать те или иные свойства элементов и системы, но и предсказывать возможные элементы и свойства систем­ной совокупности.

Марксистская интерпретация системности научного знания противостоит как наивному антологизму, так и волюнтаристскому конструктивизму. В противовес созер­цательному материализму марксизм подчеркивает актив­ный характер человеческого познания, связывает системность научного знания с формами познавательной дея­тельности человека. Вместе с тем марксистское понимание познания как деятельности не имеет ничего общего с во­люнтаристской ее трактовкой, лишающей мышление со­держательных характеристик. Марксизм подчеркивает единство природы и деятельности человека, проводит мысль о том, что «человек в процессе производства мо­жет действовать лишь так, как действует сама природа, т.е. может изменять лишь формы веществ» (Маркс К., Энгельс Ф. // Соч. Т. 23. С. 52).

Марксистская гносеология выдвинула определенные принципы анализа системности научного знания. К ним относятся историзм, единство содержательной и формаль­ной сторон научного знания, трактовка системности не как замкнутой системы, а как развивающейся последовательности понятий и теорий. При таком подходе систем­ность знаний предполагает дальнейшее совершенствова­ние системы понятий...

Попытки разработать общие принципы системного подхода были предприняты врачом, философом и эконо­мистом А.А. Богдановым (1873— 1928) в работе «Всеобщая организационная наука (тектология)» (3-е изд. М.; Л., 1925—1929. Ч. 1—3). Исследования, проведенные уже в наши дни, показали, что важные идеи и принципы кибернети­ки, сформулированные Н. Винером и особенно У. Росс Эшби, значительно раньше, хотя и в несколько иной фор­ме, были выражены Богдановым. В еще большей мере это относится к общей теории систем (ОТС) Л. фон Берталанфи, идейная часть которой во многом предвосхищена автором тектологии.

Тектология (греч.— строитель) — весьма оригинальная общенаучная концепция, исторически первый разверну­тый вариант ОТС. Ее созданием автор хотел бросить вы­зов марксизму, выдвинув в противовес ему концепцию, которая претендует на универсальность. Для построения тектологии используется материал самых различных наук, в первую очередь естественных. Анализ этого материала приводит к выводу о существовании единых структурных связей и закономерностей, общих для самых разнородных явлений.

Основная идея тектологии — признание необходимо­сти подхода к любому явлению со стороны его организо­ванности (у других авторов — системности). Под органи­зованностью понимается свойство целого быть больше суммы своих частей. Чем больше целое разнится от сум­мы своих частей, тем больше оно организовано. Тектология рассматривает все явления как непрерывные процес­сы организации и дезорганизации. Принципы организо­ванности и динамичности тесно связаны с принципом целостного рассмотрения отдельных явлений и всего мира вообще.

ОТС и тектология — это две науки об организованно­сти, системности явлений, кибернетика же — наука об управлении этими объектами. Таким образом, предмет кибернетики уже, что обусловлено большей широтой понятия «организация системы», чем понятия «управление». Тектология как общая теория включает в сферу своего внимания не только кибернетические принципы, т. е. прин­ципы управления систем, но и вопросы их субординации (иерархических порядков), их распада и возникновения, обмена со средой и веществом и т.д.

Австрийский биолог и философ Л. Фон Берталанфи (1901—1972) первым из западных ученых разработал кон­цепцию организма как открытой системы и сформулиро­вал программу построения ОТС. В своей теории он обоб­щил принципы целостности, организации, эквифинальности (достижения системой одного и того же конечного состояния при различных начальных условиях) и изомор­физма.

Начиная со своих первых работ, Л. Берталанфи про­водит мысль о неразрывности естественно-научного (био­логического) и философского (методологического) иссле­дований... Сначала была создана теория открытых систем, граничащая с современной физикой, химией и био­логией. Классическая термодинамика исследовала лишь закрытые системы, т. е. не обменивающиеся веществом с внешней средой и имеющие обратимый характер. По­пытка применения классической термодинамики к живым организмам (начало XX в.) показала, что, хотя при рассмотрении органических явлений использование фи­зико-химических принципов имеет большое знание, так как в организме имеются системы, находящиеся в равновесии (характеризующимся минимумом свободной энер­гии и максимумом энтропии), однако сам организм не мо­жет рассматриваться как закрытая система в состоянии равновесия, ибо он не является таковым. Организм пред­ставляет собой открытую систему, остающуюся постоян­ной при непрерывном изменении входящих в нее ве­ществ и энергии (так называемое состояние подвижного равновесия).

В 1940—50 гг. Л. Берталанфи обобщил идеи, содержа­щиеся в теории открытых систем, и выдвинул программу построения ОТС, являющейся всеобщей теорией органи­зации. Проблемы организации, целостности, направлен­ности, телеологии, саморегуляции, динамического взаимодействия весьма актуальны и для современной физики, химии, физической химии и технологии, а не только для биологии, где подобные проблемы встречаются повсюду. Пока что такие понятия были чужды классической физи­ке. Если до сих пор унификацию наук видели обычно в сведении всех наук к физике, то, с точки зрения Л, Берта­ланфи, единая концепция мира может быть, скорее, основана на изоморфизме законов в различных областях. В ре­зультате он приходит к концепции синтеза наук, которую и противоположность редукционизму (т. е. сведению всех наук к физике) называет перспективизмом.

Построенная теория организации является специаль­ной научной дисциплиной. Вместе с тем она выполняет определенную методологическую функцию. В силу обще­го характера исследуемого предмета (системы) ОТС дает возможность охватить одним формальным аппаратом об­ширный круг специальных систем. Благодаря этому она может освободить ученых от массового дублирования ра­бот, экономя астрономические суммы денег и времени.

К числу недостатков ОТС Л. Берталанфи относятся неполное определение понятия «система», отсутствие осо­бенностей саморазвивающихся систем и теоретического исследования связи, а также условий, при которых систе­ма модифицирует свои формы. Но основной методологи­ческий недостаток его теории заключается в утверждении автора о том, что она выполняет роль философии совре­менной науки, формируя философски обобщенные прин­ципы и методы научного исследования. В действительнос­ти это не так. Ибо для философского учения о методах исследования необходимы совершенно иные (новые) ис­ходные понятия и иная направленность анализа: абстракт­ное и конкретное специфически мысленное знание, связь знаний, аксиоматическое построение знаний и др., что отсутствует в ОТС.

Однако, учитывая большое методологическое значе­ние работы Л. Берталанфи (Общая теория систем — об­зор проблем и результатов. Системные исследования // Ежегодник. М.: Наука, 1969), рассмотрим различные на­правления в разработке теории систем. В соответствии с его взглядами, системная проблематика сводится к огра­ничению применения традиционных аналитических про­цедур в науке. Обычно системные проблемы выражаются в полуметафизических понятиях и высказываниях, подоб­ных, например, понятию «эмерджентная эволюция» или утверждению «целое больше суммы его частей», однако они имеют вполне определенное операционное значения. При применении «аналитической процедуры» некоторая исследуемая сущность разлагается на части, и, следова­тельно, затем она может быть оставлена или воссоздана из собранных вместе частей, причем эти процессы воз­можны как мысленно, так и материально. Это основной принцип «классической» науки, который может осуществляться различными путями: разложением исследуемого явления на отдельные причинные цепи, поисками «атомар­ных» единиц в различных областях науки и т. д. Научный прогресс показывает, что этот принцип классической науки, впервые сформулированный Галилеем и Декартом, приводит к большим успехам при изучении широкой сфе­ры явлений.

Применение аналитических процедур требует выпол­нения двух условий. Во-первых, необходимо, чтобы взаи­модействие между частями данного явления отсутствовало или было бы пренебрежимо мало для некоторой иссле­довательской цели. Только при этом условии части можно реально, логически или математически «извлекать» из целого, а затем «собирать». Во-вторых, отношения, опи­сывающие поведение частей, должны быть линейными. Только в этом случае имеет место отношение суммативности, т. е. форма уравнения, описывающего поведение целого, такова же, как и форма уравнений, описывающих поведение частей; наложение друг на друга частных про­цессов позволяет получить процесс в целом и т.д.

Для образований, называемых системами, т.е. состоя­щих из взаимодействующих частей, эти условия не вы­полняются. Прототипом описания систем являются сис­темы дифференциальных уравнений, в общем случае не­линейных. Систему, или «организованную сложность», можно описать через «сильные взаимодействия» или вза­имодействия, которые «нетривиальны», т.е. нелинейны. Методологическая задача теории систем, таким образом, состоит в решении проблем, которые носят более общий характер, чем аналитически-суммативные проблемы классической науки.

Существуют различные подходы к таким проблемам. Автор намеренно использует довольно расплывчатое выражение — «подходы», поскольку они логически неодно­родны, характеризуются различными концептуальными моделями, математическими средствами, исходными пози­циями и т.д. Однако все они являются теориями систем. Если оставить в стороне подходы в прикладных системных наследованиях, таких как системотехника, исследование операций, линейное и нелинейное программирование и т.д., то наиболее важными являются следующие подходы.

«Классическая» теория систем. Эта теория ис­пользует классическую математику и имеет цели: установить принципы, применимые к системам вообще или к их определенным подклассам (например, к закрытым и открытым системам); разработать средства для их исследования и описания и применить эти средства к конкретным случа­ям. Учитывая достаточную общность получаемых результа­тов, можно утверждать, что некоторые формальные сис­темные свойства относятся к любой сущности, которая является системой (к открытым системам, иерархическим системам и т.д.), даже если ее особая природа, части, отно­шения и т.д., не известны или не исследованы. Примерами могут служить: обобщенные принципы кинетики, примени­мые, в частности, к популяциям молекул или биологических существ, т.е. к химическим и биологическим системам; урав­нения диффузии, используемые в физической химии и для анализа распространения слухов; понятия устойчивого рав­новесия и модели статистической механики, применимые к транспортным потокам; аллометрический анализ биологи­ческих и социальных систем.

Использование   вычислительных   машин   и моделирование. Системы дифференциальных уравне­ний, применяемые для «моделирования» или специфика­ции систем, обычно требуют много времени для решения, даже если они линейны и содержат немного переменных; нелинейные системы уравнений разрешимы только в не­которых частных случаях. По этой причине с использова­нием вычислительных машин открылся новый подход к системным исследованиям. Дело не только в значительном облегчении необходимых вычислений, которые иначе по­требовали бы недопустимых затрат времени и энергии, и замене математической изобретательности заранее установленными последовательностями операций. Важно еще и то, что при этом открывается доступ в такие области, где  в настоящее время отсутствует соответствующая математическая теория и нет удовлетворительных способов решения. Так, с помощью вычислительных машин могут анализировать системы, по своей сложности далеко превосходящие возможности традиционной математики; с другой стороны, вместо лабораторного эксперимента можно вос­пользоваться моделированием на вычислительной машине и построенная таким образом модель затем может быть проверена в реальном эксперименте. Таким способом Б. Гесс, например, рассчитал 14-звенную цепь реакций гликолиза в клетке на модели, содержащей более 100 нелинейных диф­ференциальных уравнений. Подобный анализ стал обычным делом в экономических разработках, при исследовании рын­ка и т. д.

Теория ячеек. Одним из аспектов системных иссле­дований, который следует выделить, поскольку эта область разработана чрезвычайно подробно, является теория яче­ек, изучающая системы, составленные из подъединиц с определенными граничными условиями, причем между этими подъединицами имеют место процессы переноса. Такие ячеечные системы могут иметь, например, «цепную» или «сосковую» структуру (цепь ячеек или центральную ячейку, сообщающуюся с рядом периферийных ячеек). Вполне понятно, что при наличии в системе трех и более ячеек математические трудности становятся чрезвычайно большими. В этом случае анализ возможен лишь благода­ря использованию преобразований Лапласа и аппарата теорий сетей и графов.

Теория множеств. Общие формальные свойства систем и формальные свойства закрытых и открытых систем могут быть аксиоматизированы в языке теории мно­жеств. По математическому изяществу этот подход выгодно отличается от более грубых и специализированных формулировок «классической» теории систем. Связи ак­сиоматизированной теории систем с реальной проблема­тикой системных исследований пока выявлены весьма слабо.

Теория графов. Многие системные проблемы относятся к структурным и топологическим свойствам систем, а не к их количественным отношениям. В этом случае ис­пользуется несколько различных подходов. В теории графов, особенно в теории ориентированных графов (диграфов), изучаются реляционные структуры, представляемые в топологическом пространстве. Эта теория применяется для исследования реляционных аспектов биологии. В ма­гматическом смысле она связана с матричной алгеброй, но своими моделями — с тем разделом теории ячеек, в котором рассматриваются системы, содержащие частично «проницаемые» подсистемы, а вследствие этого — с тео­рией открытых систем.

Теория сетей. Эта теория, в свою очередь, связана с теориями множеств, графов, ячеек и т. д. Она применя­ется к анализу таких систем, как нервные сети.

Кибернетика. В основе кибернетики, т.е. теории систем управления, лежит связь (передача информации) между системой и средой и внутри системы, а также управление (обратная связь) функциями системы относительно среды. Кибернетические модели допускают широкое применение, но их нельзя отождествлять с теорией систем вообще. В биологии и других фундаментальных науках кибернетические модели позволяют описывать формальную структуру механизмов регуляции, например, при помощи блок-схем и графов потоков. Использование кибернетических моделей позволяет установить структуру регуляции системы даже в том случае, когда реальные механиз­мы остаются неизвестными и система представляет собой «черный ящик», определяемый только его входом и выходом. Таким образом, одна и та же кибернетическая схема может применяться к гидравлическим, электрическим, физиологическим и другим системам. Тщательно разработанная техническая теория сервомеханизмов применяется естественным системам в ограниченном объеме.

Теория информации. По К. Шеннону, математическое выражение для понятия информации изоморфно выражению для негэнтропии в термодинамике. Считается, что понятие информации можно использовать в качестве меры организации. Хотя теория информации имеет большое значение для техники связи, ее применение в науке весьма незначительно. Главной проблемой остается выяснение отношения между информацией и организацией, между теорией информации и термодинамикой.

Теория автоматов. Это так называемая теория абстрактных автоматов, имеющих вход, выход, иногда способных действовать методом проб и ошибок и обучаться. Общей моделью теории автоматов является машина Тьюринга, которая представляет собой абстрактную машину, способную печатать (или стирать) на ленте конечной дли­ны цифры 1 и 0. Можно показать, что любой сколь угод­но сложный процесс может моделироваться машиной Тьюринга, если этот процесс можно выразить конечным числом операций. В свою очередь, то, что возможно логи­чески (т.е. в алгоритмическом символизме), может также быть сконструировано — в принципе, но не всегда прак­тически — автоматом (т, е. алгоритмической машиной).

Теория игр. Несмотря на то, что теория игр несколь­ко отличается от других рассмотренных системных под­ходов, все же ее можно поставить в ряд наук о системах. Н ней рассматривается поведение «рациональных» игро­ков, пытающихся достичь максимальных выигрышей и ми­нимальных потерь за счет применения соответствующих стратегий в игре с соперником (или природой). Следова­тельно, теория игр рассматривает системы, включающие антагонистические силы.

Теория решений. Эта математическая теория изучает условия выбора между альтернативными возможно­стями.

Теория очередей. Рассматривает оптимизацию об­служивания при массовых запросах.

Несмотря на неоднородность и явную неполноту проведенного рассмотрения, отсутствие достаточной четкости  в различении моделей (например, моделей открытой системы, цепи обратной связи) и математических формализмов (например, формализмов теорий множеств, графов, игр), такое перечисление позволяет показать, что существует целый ряд подходов к исследованию систем, а некоторые из них обладают мощными математическими методами. Проведение системных исследований означает прогресс в анализе проблем, которые ранее не изучались, считались выходящими за пределы науки или чисто философскими.

Хорошо известно, что проблема соответствия между моделью и реальностью чрезвычайно сложна. Нередко мы располагаем тщательно разработанными математически­ми моделями, но остается неясным, как можно применять их в конкретном случае. Для многих фундаментальных проблем вообще отсутствуют подходящие математические средства. Чрезмерные ожидания привели в последнее вре­мя к разочарованию. Так, кибернетика продемонстриро­вала свое влияние не только в технике, но и в фундамен­тальных науках; построила модели ряда конкретных яв­лений, показала научную правомерность телеологического объяснения и т.д. Тем не менее кибернетика не создала нового широкого «мировоззрения», оставаясь скорее рас­ширением, чем заменой механистической концепции. Те­ория информации, математические основы которой де­тально разработаны, не смогла построить интересных приложений в психологии и социологии. Большие надеж­ды возлагались на применение теории игр к вопросам войны и политики, но едва ли можно считать, что она улучшила политические решения и положение дел в мире. Эту неудачу можно было ожидать, учитывая, как мало существующие державы походят на «рациональных» игроков теории игр. Понятия и модели равновесия, гомеостазиса, регулирования приложимы для описания процес­сов функционирования систем, но они неадекватны для анализа явлений измерения, дифференциации, эволюции, уменьшения энтропии, творчества и т.д. Это осознавал Кэннон, когда допускал кроме гомеостазиса еще и гетеростазис, характеризующий такие явления. Теория откры­тых систем широко применяется для описания явлений биологии (и техники), но необходимо предостеречь про­тив неосмотрительного распространения ее на те облас­ти, для которых она не предназначена. Вполне очевидно, что отмеченные ограниченности системных научных под­ходов, существующих едва ли больше двадцати-тридцати лет, совершенно естественны. В конечном счете разоча­рование, о котором мы только что говорили, объясняется применением моделей, полезных в определенных аспектах, к проблемам метафизического и философского порядка.

Несмотря на то что математические модели обладают важными достоинствами — четкостью, возможностью строгой дедукции,  проверяемостью  и т.д., — не следует отказываться от использования моделей, сформулирован­ных в обычном языке.

Вербальная модель лучше, чем отсутствие модели во­обще или математическая модель, которая при насиль­ственном насаждении фальсифицирует реальность. Мно­гие теории, получившие огромное влияние в науке, явля­ются нематематическими по своему характеру (например, психоаналитическая теория), а в других случаях лежащие и их основе математические конструкции осознаются по­зднее и охватывают лишь отдельные аспекты соответству­ющих эмпирических данных (как в теории отбора).

Математика, по сути дела, сводится к установлению (алгоритмов, которые более точны, чем алгоритмы обыч­ного языка. История науки свидетельствует о том, что описание проблем на обычном языке часто предшествует их математической формулировке, т.е. отысканию алго­ритма. Приведем несколько хорошо известных примеров: знаки, используемые для обозначения чисел и счета, эво­люционировали от слов естественного языка к римским цифрам (полувербальным, несовершенным, полуалгебраическим) и далее — к арабской численной символике, в которой важное значение имеет положение знака; урав­нения первоначально формулировались в словесной фор­ме, затем — с использованием примитивного символиз­ма, который мастерски применял Диофант и другие осно­ватели алгебры, и, наконец, в современном символизме; для многих теорий, например для теории Дарвина, мате­матические основы определяются значительно позднее, чем создаются. Вероятно, лучше иметь сначала какую-то нематематическую модель со всеми ее недостатками, но охватывающую некоторый не замеченный ранее аспект исследуемой реальности и позволяющую надеяться на по­следующую разработку соответствующего алгоритма, чем начинать со скороспелых математических моделей.

Таким образом, модели, выраженные в обычном язы­ке, оставляют себе место в теории систем. Идея системы сохраняет значение даже там, где ее нельзя сформулиро­вать математически или где она остается скорее направля­ющей идеей, чем математической конструкцией. Например, у нас может не быть удовлетворительных системных понятий для социологии; однако само понимание того, что социальные сущности являются системами, а не суммами социальных атомов, или того, что история имеет дело с системами {хотя бы и плохо определенными), называемы­ми цивилизациями, которые подчиняются общим для сис­тем принципам, подразумевает важную переориентацию в рассматриваемых научных областях.

Как мы видели ранее, в рамках системного подхода существуют и механистические, и организмические тен­денции и модели, пытающиеся познать системы либо с помощью таких понятий, как «анализ», «линейная (вклю­чая круговую) причинность», «автомат» и т.д., либо при помощи понятий «целостность», «взаимодействие», «ди­намика» и им подобных. Эти два типа моделей не исклю­чают друг друга и даже могут использоваться для описа­ния одних и тех же явлений.

Итак, подводя итоги, ОТС у Л. Берталанфи выступает в двух смыслах. В широком — как основополагающая, фундаментальная наука, охватывающая всю совокупность проблем, связанных с исследованием и конструировани­ем систем. В теоретическую часть включаются 12 направлений, приведенных выше. В узком смысле — ОТС, стре­мящаяся вывести из общего определения системы как комплекса взаимодействующих элементов понятия, отно­сящиеся к организованным целым (взаимодействие, сум­ма, централизация, финальность и т.д.), и применяющая их к анализу конкретных явлений. Прикладная область общей теории систем включает, согласно Берталанфи: 1) системотехнику; 2) исследование операций; 3) инженер­ную психологию (схема 1.1).

Системные исследования — вся совокупность науч­ных и технических проблем, которые при всей их специ­фике и разнообразии сходны в понимании и рассмот­рении исследуемых ими объектов как систем, т. е. множе­ства взаимосвязанных элементов, выступающих в виде единого целого.

Соответственно этому системный подход — экспли­цитное (разъяснительное) выражение процедур представления объектов как систем и способов их описания, объяс­нения, предвидения, конструирования и т. д.

Общая теория систем, таким образом, выступает в этом случае как обширный комплекс научных дисцип­лин. Следует, однако, отметить, что при таком истолко­вании в известной мере теряется определенность задач теории систем и ее содержания. Строго научной кон­цепцией (с соответствующим аппаратом, средствами и т.д.) можно считать лишь общую теорию систем в узком смысле. Что же касается общей теории систем в широ­ком смысле, то она или совпадает с общей теорией сис­тем в узком смысле (один аппарат, одни исследовательс­кие средства и т.д.), или представляет собой действи­тельное расширение и обобщение общей теории систем в узком смысле и аналогичных дисциплин, однако тогда встает вопрос о развернутом представлении ее средств, методов, аппарата и т.д. Без ответа на этот вопрос общая теория систем в широком смысле фактически остается лишь некоторым проектом (пусть даже очень заманчи­вым) и вряд ли может быть развита в строгую научную теорию.

Схема   1.1

Состав ОТС

 

1. Кибернетика — базируется на принципе обратной связи и круговых причинных целях и исследует механизмы целенаправленного и самокотролируемого  поведения; теория систем управления

 

1. Системотехника — направление в кибернетике, изучающее вопросы планирования, проектирования и поведения сложных систем различного назначения (АСУ, человеко-машинные комплексы и др.), при ко­тором составляющие системы рассматриваются во взаимодействии, несмотря на их разнородность. Ос­новным методом системотехники яв­ляется системный анализ. Централь­ное техническое звено комплекса — ЭВМ, человеческое звено — оператор. Системотехника играет важную роль в развитии инженерной психологии, так как для проектирования комп­лексов необходимо учитывать характеристики человека

2.Теория информации, вводящая понятие количества информации и развивающая принципы передачи информации

3. Теория игр — рассматривает поведение игроков, пытающихся достичь максимального выигрыша и минимальных потерь за счет применения соответствующих стратегий в игре с соперником

 

4. Теория решений — математический теория, изучающая условия выбора  между альтернативными возможностями

2. Исследование операций — изу­чает прикладное направление кибернетики, использующее математи­ческие методы для обоснования решения во всех областях человечес­кой деятельности

5. Топология, включающая теорию сетей и теорию графов

 

6. Факториальный анализ

 

3. Инженерная психология — от­расль психологии, исследующая процессы и средства информационного взаимодействия между человеком и машиной. Инженерная психология возникла в условиях научно-технической революции, преобразовавшей психологическую структуру производственного труда, важнейшими составляющими которого стали восприятие и переработка оперативной информации, принятие решений в условиях ограниченного времени

 

7. ОТС в узком смысле, которая стремится вывести из общего определения системы как комплекса взаимодействующих элементов, понятий, относящихся к организованным целым (взаимодействие, сумма, финальность, централизация и т.д.) и применение их к анализу конкретных явлений

 

Системное движение по своим задачам действитель­но призвано выработать новое — в противовес механис­тическому — видение мира, разработать принципы ново­го направления научных и технических исследований. И как таковое оно, несомненно, должно включать в себя совокупность принципиально различных по своему типу разработок — философских, логико-методологических, математических, модельных, эмпирических и т.д. Иначе говоря, само системное движение представляет собой сложнейшую систему, иерархические связи между под­системами которой, как, впрочем, и специфика ее многих подсистем, для нас пока еще во многом не ясны. Отсюда следует, во-первых, что отдельные системные подходы (по Берталанфи) действительно могут создаваться на основе не во всем системных и даже совсем не системных раз­работок и, во-вторых, что решение задачи четкого осозна­ния различия и многообразия системных проблем, выде­ления основных сфер системных исследований становится в  настоящее время важнейшим условием успешной разработки системного подхода.

В сжатом виде история развития системных идей представлена в табл. 1.1.

Таблица  1.1

История развития системных идей

 

Основные вехи эволюции

Системных идей

 

Основные положения

 

Рождение понятия «система»

(2500 —2000 гг.

   до н. э.)

Слово «система» появилось в Древней Элладе и означало сочетание, организм, организация, со­юз. Выражало и некоторые акты деятельности (нечто, поставленное вместе, приведенное в по­рядок). Связано с формами социально-исторического бытия

Тезисы  Демокрита

(460 —370гг. до н. э.),

Аристотеля

(384 —322 гг. до н. э)

 

Перенос значения слова с одного объекта на другой совершается поэтапно. Метафоризация (перенос скрытое уподобление, метафораобразное сближение слов на базе их переносного значения, напри­мер: «свинцовая туча») была начата греческим фи­лософом Демокритом. Он уподобил образование сложных тел из атомов с образованием слов из сло­гов. Аристотель трансформировал метафору в фи­лософской системе. Важно, что именно в античной философии был сформулирован тезис — целое больше суммы его частей (Философский словарь М.: Политиздат, 1980. С. 329)

Концепции эпохи Возрождения

 

Трактовка бытия как космоса сменяется на систему мира как независимое от человека, обладающее оп­ределенной организацией, иерархией, структурой Бытие становится не только предметом философского размышления (для постижения целостности), но и специально-научного анализа (каждая дисцип­лина вычленяет определенную область)

Идеи Н. Коперника (1473 —1543)

Новая трактовка системности — в создании ге­лиоцентрической картины мира. Земля, как и дру­гие планеты, обращается вокруг Солнца

Идеи Г. Галилея

(1564 —1642),

И. Ньютона

(1642 —1727)

 

Галилей и Ньютон преодолели телеологизм (учение о конечных причинах) Николая Коперника в его ас­трономии, выработали определенную концептуальную систему с категориями — вещь и свойства, це­лое и часть... Вещь трактовалась как сумма отдель­ных свойств (забыли тезис античности???). От­ношение выражало воздействие некоего предмета на другой, первый из которых являлся причиной, а второй — следствием. Очень важно: на первый план выдвигался каузальный, а не телеологический спо­соб объяснения

Немецкая  классическая философия

Глубокая и основательная разработка идеи системной организации научного знания. Структура научного знания стала предметом специального философского анализа

Идеи И. Ламберта

(1728 —1777)

Всякая наука, как и ее часть, предстает как сис­тема, трактуемая как целое!

Идеи И.  Канта 

(1724 —1804)

 

Кант не только осознал системный характер на­учного знания, но и превратил эту проблему в методологическую, выявив процедуры системного конструирования знания. Однако он считал, что принципы образования систем явля­ются характеристиками лишь формы, а не содержания знания

Идеи И. Фихте

(1762 —1814)

 

Фихте поправил И. Канта, считая, что научное знание есть системное целое. Однако он ограни­чил системность знания систематичностью его формы. Это привело к отождествлению систем­ности научного знания и его систематического изложения, т. е. внимание обращалось не на научное исследование, а на изложение знания

Идеи Г.  Гегеля

(1770 —1831)

 

Гегель исходил из единства содержания и формы знания, тождества мысли и действительности. Трак­товал становление системы в соответствии с прин­ципом восхождения от абстрактного к конкретному. Но отождествляя метод и систему, телеологически истолковывая историю знания, он не смог предло­жить методологические средства для формирова­ния системных образований

Теоретическое

естест­вознание

XIX —XX вв.

 

Различение объекта и предмера познания, повыше­ние роли моделей в познании, фиксация наличия особых интегративных характеристик, исследование системообразующих принципов (порождение свойств целого из элементов и свойств элементов из целого), возможность предсказания!!!

Марксизм

 

Человек в процессе производства может дейст­вовать лишь так, как действует сама природа. Теоретики марксизма выдвинули принципы анализа системности научного знания: историзм, единство содержания и формы, трактовка системности как открытой системы

Идеи А.А. Богданова (1873 —1928)

 

Богданов выразил многие важные идеи кибернети­ки, сформулированные Н. Виннером и У. Эшби, значительно раньше, хотя и в иной форме. Пред­восхитил ОТС Л. Берталанфи в работе по тектологии (от гр. «строитель»). Основная идея — призна­ние необходимости подхода к любому явлению со стороны его организованности (системности — других авторов). Под организованностью он пони­мает свойство целого быть больше суммы своих частей. Чем больше целое разнится от суммы, тем более оно организованно!!!

Идеи Л. Берталанфи (1901 —1972)

 

Берталанфи первым из западных ученых разра­ботал концепцию организма как открытой системы и сформулировал программу построения ОТС. Прово­дил мысль о неразрывности естественнонаучного [биологического) и философского (методологичес­кого) Сначала создал теорию открытых систем, граничащую с современной физикой, химией и био­логией. Классическая термодинамика исследовала лишь закрытые системы. Организм представляет собой открытую систему, остающуюся постоянной при непрерывном изменении входящих в него веществ и энергии (так называемое состояние подвиж­ного равновесия). Позже он обобщил идеи ТОС и выдвинул программу построения ОТС, являющейся всеобщей теорией организации. Проблемы органи­зации, целостности, динамического взаимодействия были чужды классической физике. Он пришел к кон­цепции синтеза наук, которую в противоположность «редукционизму», т.е. сведению всех наук к физике, он называет «перспективизмом». ОТС освобождает ученых от массового дублирования работ, экономя астрономические суммы денег и времени. Его не­достатки: неполное определение «системы», отсут­ствие особенностей саморазвивающихся систем, теоретические исследования не всех видов «связи» и пр. Но главный недостаток: утверждение автора, что ОТС выполняет роль философии современной науки. Но это не так, ибо для философского учения с методах исследования необходимы совершение иные (новые) исходные понятия и иная направлен­ность анализа: абстрактное и конкретное, специфи­чески мысленное знание, связь знаний ОТС.

Концепции

современ­ности   

Идеи СП нашли свое отражение в работах сле­дующих авторов: Р. Акоффа, В. Афанасьева, С. Вира, И. Блауберга, Д. Бурчфилда, Д. Гвишиани, Г. Гуда, Д. Диксона, А. Зиновьева, Э. Квейда, В. Кинга, Д. Клиланда, В. Кузьмина, О. Ланге, В. Лекторского, В. Лефевра, Е. Липатова, Р. Макола, А. Малиновского, М. Месаровича, Б. Мильнера, Н. Овчинникова, С. Оптнера, Г. Поварова, Б. Радвига, А. Рапопорта, В. Розина, В. Садовско­го, М. Сетрова, В. Топорова, А. Уемова, Б. Флейшмана, Ч. Хитча, А. Холла, Б. Юдина, Ю. Черняка, Г. Щедровицкого, У. Эшби, Э. Юдина

 

Особый интерес представляет собой история развития системного подхода в технике.

Начиная с 20-х годов нашего века (и по сегодняшний день) появляются попытки построить социально-научные концепции в разных дисциплинах.

В биологии была создана организмическая концепция, провозгласившая, что интегративные (целостные) характеристики не могут быть выведены из элементаризма, с крайней формой классического механистического атомизма. Здесь одним из главных тезисов системного под­хода стал лозунг: в живом организме надо рассматривать не только множество связей, но и многообразие типов связей. Причинно-следственные связи перестали быть единственным видом связей, признаваемых наукой. При­обрели «права гражданства» функциональные, корреля­ционные, связи развития и др.

В психологии возникла новая концепция — гештальтпсихология, в основе которой лежит тезис: в пси­хологических процессах важнейшую роль играют структу­рированные целые (гештальты).

В социологии можно выделить два основных под­хода к исследованию общества. Это структурно-функци­ональный анализ, который исследует особенности разви­того общества, определяющую роль способа производства по отношению к другим сторонам общественной жизни, противоречия между материальными и духовными явле­ниями жизни, специфические особенности и сложность выражения экономических отношений через взаимодей­ствие политических, правовых, семейных, эмоциональных и других отношений, существующих в обществе.

Другой подход к исследованию социальных явлений — это генетический анализ. Его задачи — понимание обще­ства как развивающегося целого, выделение качествен­ных особенностей каждой ступени его развития. В конеч­ном счете эти два способа исследования взаимно допол­няют друг друга, позволяя понять общество как единое целое.

В технике выдвинуты общие проблемы синтеза мно­гих различных факторов и подходов при конструировании сложных технических систем (ТС). Это проблемы «человек-машина», инженерной психологии, исследования операций и пр. Сама деятельность разработки ТС начинает выступать как сложная проблема, требующая специ­альных средств управления. Иными словами, развитие техники приводит к системной организованности самой деятельности, т.е. к требованию строгой взаимосвязи уси­лий и методов инженера и психолога, математика и врача, физика и экономиста.

Анализ исторического материала показывает, что сти­хийное становление системного подхода связано с техни­кой. В стихийном, неосознанном виде идея системности техники выражена уже в работах античных авторов, ко­торые имели дело с относительно простыми механизма­ми. В качестве источника при рассмотрении этого периода в  развитии техники используется трактат Марка Витрувия «Об архитектуре», который историки античности называют «энциклопедией техники античного периода». В описании конструкций механизмов у Витрувия достаточно полно раскрывается системный характер техники. Характеризуя функцию механизма, Витрувий  далее рассматривает то, как связана функция объекта с тем опре­деленным множеством взаимодействующих элементов, которое определяет эту функцию. Здесь Витрувий пере­ходит уже к описанию структуры механизма. Причем важ­но отметить, что фиксируется не просто вообще взаимо­действие элементов механизма, а упорядоченное расположение одних элементов относительно других.

В начале нашего века российский инженер П.К. Энгельмейер высказал мысль, которую, несколько перефразировав, можно передать так: в отношении к техническим изобретениям в интеллигентной публике замечается странность — принято восторгаться этими изобретения­ми, но в них не принято видеть деятельности, имеющей право быть поставленной рядом с деятельностью естествоиспытателя. В этом высказывании четко выражено исторически сложившееся отношение к технической деятельности. Очевидно, такое отношение возникает в связи тем, что в процессе развития познания центр внимания сосредоточивается на изучении естественнонаучной дея­тельности. Что же касается технической деятельности, то ученые, как правило, признавая важность тех или иных технических изобретений, не видели в этой деятельности предмета, достойного социального изучения. Этот факт нашел свое закрепление и в философии. Здесь уместно будет напомнить мысль В. И. Ленина, высказанную им в «Философских тетрадях»: «Продолжение дела Гегеля и Маркса должно состоять в диалектической обработке ис­тории человеческой мысли, науки и техники» (Ленин В. И. // Полн. собр. соч. Т. 29. С. 131).

Итак, с эпохи античности продолжалось стихийное, неосознанное использование элементов системности, и то лишь в отдельных отраслях познания. Это составило пер­вый этап исторического развития системного подхода.

Однако с середины XX века при появлении сложных и больших технических систем потребовалось специальное теоретическое обоснование методологического характера. Резко возросли комплексность и сложность проблем, некоторые из них стали глобальными (например, связь с помощью спутников). Усилилась зависимость между от­дельными вопросами, которые раньше казались несвязан­ными. Актуальность решения проблем значительно воз­росла. Затраты на реализацию того или иного решения стали достигать многих десятков, сотен миллионов и даже миллиардов долларов, а риск неудачи становился все ощу­тимее. Потребовался учет все большего числа взаимосвя­занных обстоятельств, а времени на решение становилось все меньше. Особенно это касалось разработки новой военной техники. Если раньше относительные затраты на вооружение были невелики, возможностей для выбора было мало, то фактически использовался принцип: «Ниче­го, кроме самого лучшего». Но с началом атомного века расходы на создание оружия возросли во много раз, и этот подход стал неприемлемым. Его постепенно заменял другой: «Только то, что необходимо, и за минимальную стоимость». Однако для реализации нового принципа нуж­но было уметь находить, оценивать и сравнивать альтернативы оружия. Потребовались методы, которые бы позволили анализировать сложные проблемы как целое, обеспечивали рассмотрение многих альтернатив, каждая из которых описывалась большим числом переменных, обеспечивали полноту каждой альтернативы, помогали вносить измеримость, давали возможность отражать объек­тивные и субъективные неопределенности. Получившая­ся в результате развития и обобщения широкая и универ­сальная методология решения проблем была названа ее авторами «системный анализ». Новая методология, созданная для решения военных проблем, была прежде всего использована в этой области.

Разработка и широкое применение системного анализа — заслуга знаменитой фирмы «РЭНД корпорейшн», киданной в 1947 г. Специалисты этой мощной корпора­ции выполнили ряд основополагающих исследований и разработок по СА, ориентированных на решение слабо­структурированных (смешанных) проблем Министерства обороны США. В 1948 г. Министерством ВВС была орга­низована группа оценки систем оружия, а два года спус­ти — отдел анализа стоимости вооружения. Начавшееся в 1952 г. создание сверхзвукового бомбардировщика В-58 было первой разработкой, поставленной как система. Все это требовало выпуска монографической и учебной литературы. Первая книга по СА, не переведенная у нас, вышла и 1956 г. Ее издала РЭНД (авторы А. Кан и С. Манн). Через год появилась «Системотехника» Г. Гуда и Р. Макола» (издана у нас в 1962 г.), где изложена общая методика проектирования сложных технических систем. Методо­логия СА была детально разработана и представлена в вышедшей в I960 г. книге Ч. Хитча и Р. Маккина «Военная  экономика в ядерный век» (издана у нас в 1964 г.). В ней также приводится приложение к методам количественного сравнения альтернатив для решения проблем во­оружения. В 1962 г. выходит один из самых лучших учеб­ников по системотехнике (А. Холл «Опыт методологии для системотехники», переведенная у нас в 1975 г.), носящий не справочный или прикладной характер, а представляю­щий теоретическую разработку проблем системотехники. В 1965 г. появилась весьма обстоятельная книга Э. Квейда «Анализ сложных систем для решения военных проблем» (переведена в 1969 г.). В ней представлены основы новой научной дисциплины — анализа систем,— направ­ленной на обоснование методов оптимального выбора при решении сложных проблем в условиях высокой неопре­деленности. Эта книга является переработанным изложе­нием курса лекций по анализу систем, прочитанных ра­ботниками корпорации РЭНД для руководящих специа­листов Министерства обороны и промышленности США. В 1965 г. вышла книга С. Оптнера «Системный анализ для решения деловых и промышленных проблем» (переведе­на в 1969 г.). Написанная лаконично, но насыщенная боль­шим количеством новых идей, она дает полное и ясное представление о СА с характеристикой проблем делового мира, сущности систем и методологии решения проблем. Книга явилась одной из первых изданных у нас работ, освещающих состояние этой области в США.

Очень скоро выяснилось, что проблемы гражданские, проблемы фирм, маркетинга, аудита и прочие не только допускают,