Исследование систем управления - Лейла Мухсинова

В последние годы проблему гомеостаза стали рассматривать с позиций кибернетики. Начало этому положил ее основоположник Н.Винер. Стремлением решить проблему гомеостаза с тех же позиций является попытка английского исследователя У.Р.Эшби. Эшби обобщил понятие гомеостазиса в кибернетическом аспекте и смоделировал искусственное саморегулирующее устройство, названное им «гомеостатом». Ниже на рисунке 3 изображены связи и взаимодействия между элементами гомеостата Эшби. Здесь, при внешнем возмущении одного элемента, система реагирует всеми элементами, стремясь восстановить равновесие. Это соответствует действию приспособляющейся системы. Вообще говоря, гомеостазис повышает устойчивость системы. Однако он связан с высокой степенью ее целостности.

Рисунок 3- Связи и взаимодействия между элементами гомеостата Эшби

Поэтому, когда возмущение одного элемента переходит допустимые границы и не преодолеваются совместным действием, оно распространяется и на другие элементы. Нетрудно заметить некоторую аналогию с гомеостатическим регулированием и в развитой экономической системе, в которой вырабатывается иерархия критериев и с их помощью устанавливаются рамки саморегулирования взаимодействующих экономических единиц. В экономике вся совокупность информационных связей – по вертикали уровней системы и по горизонтали между элементами данного уровня участвует в формировании иерархии критериев и взаимодействует в самом процессе регулирования. Здесь проявляется типичная для гомеостазиса многосторонняя связь между саморегулирующими подсистемами, обеспечивающая взаимное сопряжение их деятельности и выживание системы в целом. Разумеется, количество и роль таких связей увеличиваются с ростом целостности системы. Итак, гомеостазис является процессом, удерживающим или возвращающим систему в состояние устойчивости. Его механизм основан на взаимодействии элементов системы друг с другом и со средой и предполагает известное саморегулирование этих элементов. Поскольку внешние условия не остаются постоянными, процесс гомеостазиса возобновляется. Характерным примером гомеостатического регулирования в экономике может служить рыночный механизм. И не только. Гомеостазис предполагает лишь согласованность между взаимодействием экономических единиц и их саморегулированием в процессе приспособления экономической системы к изменяющимся условиям. Конкретные формы этого взаимодействия и саморегулирования, их сочетание и соответствующие информационные механизмы определяются типом экономической системы. Такое регулирование позволяет видоизменить постановку проблемы оптимальности поведения системы. Поскольку гомеостазис обеспечивает выживание системы, удерживая ее переменные в допустимых границах, этот процесс не требует в явном виде задавать экстремизируемую целевую функцию системы. Гомеостатическое взаимодействие элементов по определению должно привести систему в состояние равновесия. Надо отметить, что аналогия между экономическим и биологическим гомеостазисом весьма ограничена. Во-первых, поведение экономической системы является статистическим, оно не может быть однозначно определено, и конкретные линии этого поведения в той или иной степени носят характер тенденций. Во-вторых, в экономическом гомеостазисе взаимодействуют люди, и их сознание и волю нельзя свести к нулю. Более того, экономические цели и интересы людей в той или иной степени являются гетерогенными. Поэтому важную роль в изучении механизма экономического гомеостазиса играет анализ взаимодействия этих интересов.

Суммарная устойчивость комплекса по отношению к данной его среде есть, очевидно, сложный результат частичных устойчивостей разных частей этого комплекса. Анализ такой простой системы, как цепь, состоящая из звеньев неодинаковой прочности, приводит к выводу, что структурная устойчивость целого определяется наименьшей его частичной устойчивостью. Эта схема относится не только к механическим системам, но решительно ко всяким, в том числе и социальным. Поскольку система обыкновенно подвергается неравным и неравномерным воздействиям в разных своих частях, вводится понятие об относительном сопротивлении. Если изменяется величина внешних воздействий или структурное состояние самой системы, то достаточно, чтобы в какой бы то ни было ее части, на какой бы то ни было краткий промежуток времени, установилось относительное сопротивление ниже единицы, и разрушительный процесс произойдет. Так, заснувший на минуту богатырь может быть убит ничтожным карликом. Поэтому в обобщенной тектологической формулировке Богданова закон минимума гласит: устойчивость целого зависит от наименьших относительных сопротивлений всех его частей во всякий момент. Богданов называет его «законом наименьших».

Несколько слов о его жизни. С 1912 г. и до конца своей жизни А.Богданов разрабатывал основы науки, изложенные им в книге «Всеобщая организационная наука». Чуждая в своей универсальности преобладающему в то время типу научного мышления, идея общей теории организации мало кем была воспринята достаточно полно. Почему идея А.Богданова была чужда преобладающему в то время типу научного мышления? Насколько верно понимание Тектологии А.Богданова как субъективно-идеалистического философского махистского толка, получившее свое развитие в советский период? Эрнест Мах – австрийский физик. Его научные интересы – проблемы механики, физиологической акустики и оптики, газовой динамики. Именно в его честь названо числом Маха отношение скорости тела к скорости звука. Его идеалистические философские взгляды В.Ленин подверг уничтожающей критике в труде «Материализм и эмпириокритицизм». Суть взглядов Э. Маха заключалась в отрицании физических понятий, которые не доказаны непосредственно опытом. Так, Э.Мах предлагал физикам отказаться от таких представлений, как атом, электроны, молекулы и заменить их нейтральными элементами опыта – показателями приборов. Развитие науки жестоко наказало Маха. Французский физик Ж.Перрен доказывает реальное существование молекул. Но Э.Мах нашел в себе силы (будучи уже на склоне лет) признать свою неправоту и отказаться от своих взглядов. Это – драма ученого. Ученый не может ошибаться? Тектология А.Богданова не есть философия, о чем он многократно повторял. Разве можно создать философскую концепцию того времени, не решая ее основных проблем: первичность бытия или мышления, о природе познания, о критериях истины и т.д.? В Тектологии А.Богданов этого не затрагивает.

В Тектологии Богданова А. мы имеем смелую попытку систематической разработки общей теории структур и общего учения об организационных типах и закономерностях систем. Богданов А. использует для построения Тектологии материал самых различных наук, в первую очередь наук естественных. Богданов А.А. (18731928 гг.) – директор первого в мире института переливания крови. Богданов считал возможным проводить наиболее рискованные опыты по обменному переливанию крови только на самом себе. Последний двенадцатый эксперимент – донором был молодой студент, у обоих, и у донора, и у реципиента, развился тяжелый гемолиз (разрушение красных кровяных телец), причины которого так и остались неясными. А.А.Богданов распорядился немедленно спасать донора, а оказывать помощь себе запретил, чтобы подробнее изучить неожиданное и непонятное осложнение. Он велел строго вести дневник своего заболевания. Студента спасли, а сам А.А.Богданов погиб 7 апреля 1928 г.

Для исследования систем управления важно знать исчерпывающую характеристику системы. Различают пять типов системных представлений: микроскопическое, функциональное, макроскопическое, иерархическое и процессуальное. Микроскопическое представление системы основано на интуитивном понимании ее как множества наблюдаемых и неделимых величин (элементов). Часто система интерпретируется как множество наблюдаемых и измеряемых величин. Такая интерпретация основана на том, что система как предмет исследования выделяется из объекта. Затем из объекта выделяются интересующие исследователя величины, которые и представляют систему. Центральным для микроскопического представления системы является понятие элемента, которое используется в науке как символ неделимости. Конечно, в общем виде элемент лишь относительно неделим, однако для данной системы он является абсолютно неделимым. В принципе абсолютно неделимых элементов нет, однако в каждом конкретном случае проектирования системы элемент принимается не делимым. Структура системы фиксирует выбранных элементов и их связи. Под функциональным представлением системы понимается совокупность действий (функций), которые необходимо выполнять для реализации целей функционирования системы. Это представление также основано на понятии элемента. Элементы имеют свойства, которые могут быть разделены на свойства первого порядка и свойства второго порядка. Свойства первого порядка – это те свойства, ради которых данный элемент включается в систему для выполнения общей цели, стоящей перед всеми ее элементами. Свойства второго порядка – это те нежелательные свойства, которые привносит с собой элемент в систему (например, свойством второго порядка для усилителя являются нелинейные искажения усиливаемого сигнала, для транзистора – низкая надежность, для электронных ламп – чувствительность к перегрузкам и т.д.). Макроскопическое представление системы – это понимание системы как целого. Здесь центральным является понятие системного окружения. У.Р.Эшби и И. Клир берут содержание этого понятия из биологических представлений отношения: «организм – среда». Так, у У.Р.Эшби окружающая среда системы – это те переменные, которые изменяются в результате поведения организма. Понятие «системное окружение» имеет принципиальное значение для определения системы, так как реальная система не может существовать вне системного окружения (среды), а окружающаяся среда представляет собой ту систему, в рамках которой выбраны интересующие нас объекты. Следовательно, система может быть представлена множеством внешних связей со средой. Иерархическое представление системы: в этом плане система понимается как иерархическая упорядоченность. Иерархическое представление системы основано на понятии подсистемы, или единицы, которое следует отличать от понятия «элемент». Следовательно, система может быть представлена в виде совокупности единиц, составляющих системную иерархию. Система, если она не предельная единица, не может быть разложена на элементы. Единица обладает функциональной спецификой целого (системы). Процессуальное представление системы предполагает ее понимание как последовательности состояний во времени. Основным понятием здесь является понятие периода жизни – временной интервал, в течение которого данная система существует. Период жизни Т разбивается на ряд состояний Sto, St1 …Stn. Например, изменение теоретических представлений о происхождении Земли можно представить как определенный процесс. В этом процессе могут быть выделены три состояния: геоцентрическое представление (Птоломей), представление Тихо де Браге и гелиоцентрическая система мира Коперника. Анализируя состояние системы в данный момент, а также ее прошлые события, можно выделить инварианты в структуре и организации системы, на основе которых можно предсказать ее будущее состояние. Любая система характеризуется некоторой, хотя бы даже очень слабо выраженной структурой. Систему можно рассматривать как множество подсистем. Любая система, которая может быть расчленена на субсистемы, имеет тем самым структуру. Структура системы остается инвариантной до тех пор, пока остаются неизменными отношения между подсистемами. Так, структура научного института может не измениться с изменением числа сотрудников. Однако она изменится, если изменится число лабораторий. Она может измениться даже при постоянном числе лабораторий, если изменится характер взаимоотношений между ними (слабо развитая лаборатория может занять ведущее место и изменить его научный профиль). Или другой пример: даже небольшая рана меняет структуру организма на клеточном уровне, но не изменяет его структуру на органном уровне.