2.1. Синтетические свойства системы

Перейдем теперь к третьей группе свойств систем — синтети­ческим. Этот термин обозначает обобщающие, собирательные, интег­ральные свойства, учитывающие сказанное раньше, но делающие упор на взаимодействия системы со средой, на целостность в самом об­щем понимании.

Эмерджентность — девятое свойство системы. Пожалуй, это свойство более всех остальных говорит о природе систем. Начнем его изложение с примеров.

Пример механический. С двумя взаимодействующими булыжни­ками можно произвести эффекты, невозможные при их отдельном использовании: издавать стуки, высекать искры, колоть орехи и т.д.

Пример химический. При соединении водорода с кислородом, обладающих каждый рядом особенных свойств, по формуле Е[₂0 воз­никает новое замечательное вещество — вода. Свойства воды, многие из которых изучены не до конца (роль воды в живой и неживой при­роде, талая вода, вода омагниченная с их отличиями от обычной воды, память воды и т.п.), не являются производными от свойств водорода и кислорода.

Пример биологический. Мужская и женская особи двуполой по­пуляции обладают каждая своими индивидуальными особенностя­ми. Но только при их соединении возникает возможность продолже­ния рода, образования социума и т.д.

Пример логико-математический. Пусть у нас есть два черных ящика с одним входом и одним выходом. Каждый из них может рабо­тать только с целыми числами и выполнять только одну простень­кую операцию: к числу на входе прибавлять единицу (рис. 2.9). Со­единим их теперь в систему по кольцевой схеме (рис. 2.10). У нас получилась система б) без входов и с двумя выходами. На каждом такте работы схема будет выдавать большее число, причем замеча-

тельно, что на одном выходе будут появляться только четные, а на другом — только нечетные числа. Правда, красивый пример?

Рис. 2.10

Теперь сделаем выводы. Объединение частей в систему порож­дает у системы качественно новые свойства, не сводящиеся к свой­ствам частей, не выводящиеся из свойств частей, присущие только самой системе и существующие только пока система составляет одно целое. Система есть нечто большее, нежели простая совокупность частей. Качества системы, присущие только ей, называются эмерд- жентными (от англ, «возникать»).

Откуда же берутся эмерджентные свойства, если их нет ни у од­ной из частей? Что в системе несет ответственность за их появление? Ответ найдем в логико-математическом примере. Соединим те же два черных ящика по-иному, в параллель (рис. 2.11).

Рис. 2.11

Полученная система 5₂ имеет один вход и один выход. Если на вход подать число п, на выходе будет п+1. Выходит, 5₂ арифметичес­ки тождественна каждому элементу и ее арифметическое свойство не является эмерджентным (в отличие от б))! Но мы уже знаем, что у системы обязательно есть эмерджентные свойства. Выясняется, что таковым у б₂ оказывается способность выполнять операцию и+1, даже если один из элементов выйдет из строя, т.е. повышенная надежность. В теории надежности этот способ известен как резервирование — по­вышение надежности за счет введения в схему избыточности.

Легко видеть, что б) и б₂, состоящие из одинакового числа одина­ковых элементов, отличаются только схемой их соединения, т.е. струк­турой. Структура системы и определяет ее эмерджентные свойства.

Подведем итоги.

1. У системы есть эмерджентные свойства, которые не могут быть объяснены, выражены через свойства отдельно взятых ее частей. По­этому, в частности, не все биологические закономерности сводимы к физическим и химическим; социальные — к биологическим и эко­номическим; свойства компьютера не объяснимы только через элек­трические и механические законы.

2. Источником, носителем эмерджентных свойств является структура системы: при разных структурах у систем, образуемых из одних и тех же элементов, возникают разные свойства.

3. У системы есть и неэмерджентные свойства, одинаковые со свойствами ее частей. Например, для технических систем это объем, масса; арифметика для б₂ и т.д. И у системы в целом могут быть не­эмерджентные свойства (например, окраска автомобиля). Важным и интересным случаем, когда части системы обладают свойствами си­стемы в целом, является так называемое фрактальное построение си­стемы. При этом принципы структурирования частей те же, что и у системы в целом. Фракталы наблюдаются в природе (иерархи­ческое управление в живых организмах, тождество организации на различных уровнях в естественно растущих системах — биологичес­ких, геологических, демографических и т.п.), математики разрабаты­вают абстрактную теорию фракталов.

4. Эмерджентность демонстрирует еще одну грань целостности. Система выступает как единое целое потому, что она является носи­телем эмерджентного свойства: не будет она целой, и свойство исчез­нет, проявляется это свойство, значит, система цела. Пример: ни одна из частей самолета летать не может, а самолет летает.

5. Эмерджентность является другой, более развитой формой выражения закона диалектики о переходе количества в качество.

Оказывается, для перехода в новое качество не обязательно «накоп­ление» количества («последняя капля переполнила чашу», «после­дняя соломинка переломила хребет верблюду»). Для появления но­вого качества достаточно объединить в целое хотя бы два элемента.

6. Заметим, что динамический аспект эмерджентности обозна­чен отдельным термином — синергетичностъ, и исследованиям си­нергетики посвящена обширная литература.

7. Интересно отметить, что в то время как в искусственных сис­темах эмерджентное свойство возникает в результате намеренного соединения отобранных частей, в естественных системах эмерджен- тность определяет, какие части должны быть соединены, и как они должны взаимодействовать.

8. Действие системы больше зависит от того, как ее части взаи­модействуют, чем от того, как они действуют сами по себе. Поэтому улучшение действия отдельных подразделений организации вовсе не обязательно приведет к улучшению действия всей организации, и ча­сто даже наоборот (в математике это проявляется в различии между локальной и глобальной оптимизациями; в бизнесе — в виде целесо­образности производства убыточных товаров ради увеличения поку- паемости прибыльных).

И главная рекомендация менеджерам любого уровня состоит в том, чтобы они занимались не столько улучшением работы отдель­ных частей своего подразделения, сколько улучшением взаимодей­ствий между ними и связей своего подразделения с окружающей средой.

Примером может служить работа дирижера оркестра. Он не ука­зывает музыкантам, как играть на инструментах: они умеют это де­лать лучше него. Его дело управлять не их действиями, а их взаимо­действием. Тут важную роль начинают играть такие факторы, как слежение оркестрантов за действиями остальных, наличие общей партитуры, желание каждого влиться в гармонию, слаженность ко­манды. Работа же лидера еще сложнее, чем работа дирижера.

Неразделимостъ на части — десятое свойство системы. Хотя это свойство является простым следствием эмерджентности, его прак­тическая важность столь велика, а его недооценка встречается так часто, что целесообразно подчеркнуть его отдельно. Если нам нужна сама система, а не что-то иное, то ее нельзя разделять на части.

При изъятии из системы некоторой части происходит два важ­ных события.

Во-первых, при этом изменяется состав системы, а значит, и ее структура. Это будет уже другая система, с отличающимися свойства­ми. Поскольку свойств у прежней системы много, то какое-то свой­ство, связанное именно с этой частью, вообще исчезнет (оно может оказаться и эмерджентным, и не таковым, например: сравните потерю фаланги пальца для пианиста и геолога, гитариста и плотника).

Подчеркнем еще раз, что существенно или нет скажется изъя­тие части из системы — вопрос оценки последствий. Поэтому, напри­мер, от пациента испрашивается согласие на операцию, и не каждый соглашается на нее.

Второе важное следствие изъятия части из системы состоит в том, что часть в системе и вне ее — это не одно и то же. Изменяются ее свойства в силу того, что свойства объекта проявляются во взаи­модействиях с окружающими его объектами, а при изъятии из систе­мы окружение элемента становится совсем другим. Оторванная рука уже ничего не схватит, вырванный глаз — ничего не увидит. Суворов или Жуков, изъятые из армии, — уже не полководцы.

Было бы, однако, неправильным абсолютизировать неделимость систем. Например, это означало бы запрет на хирургические опера­ции, на организационные преобразования предприятий. Надо толь­ко четко отдавать себе отчет в том, что после разделения мы имеем дело с другими системами. Особо это важно при аналитическом изу­чении системы, когда ее части рассматриваются по очереди. Требует­ся специальная забота о сохранении связей рассматриваемой части с остальными частями системы.

Ингерентность — одиннадцатое свойство системы. Будем го­ворить, что система тем более ингерентна (от англ, inherent — являю­щийся неотъемлемой частью чего-то), чем лучше она согласована, приспособлена к окружающей среде, совместима с нею. Степень ин- герентности бывает разной и может изменяться (обучение, забыва­ние, эволюция, реформы, развитие, деградация и т.п.).

Факт открытости всех систем еще не означает, что все они в оди­наковой степени хорошо согласованы с окружающей средой. Рассмот­рим функцию «плавать в воде» и сравним по качеству выполнения этой функции такие системы, как рыба, дельфин и аквалангист. Они упорядочиваются очевидным образом: рыбе вообще не требуется

выход из водной среды; дельфин должен дышать воздухом; возмож­ности аквалангиста ограничены емкостью баллона воздуха, не гово­ря уж о физических и физиологических ограничениях.

Целесообразность подчеркивания ингерентности как одного из фундаментальных свойств систем вызвана тем фактом, что от нее за­висят степень и качество осуществления системой избранной функ­ции. В естественных системах ингерентность повышается путем ес­тественного отбора. В искусственных системах она должна быть особой заботой конструктора. Наглядные примеры: подготовка к трансплантации органа донора и организма пациента, обмен куль­турными ценностями, внедрение технических новинок.

В ряде случаев ингерентность обеспечивается с помощью про­межуточных, посреднических систем. Приведем несколько примеров. Иероглифическую письменность древних египтян удалось расшиф­ровать лишь с помощью розеттского камня, на одной стороне которо­го была надпись иероглифами (неингерентная современной культу­ре), а на другой та же надпись на древнегреческом языке, известном современным специалистам. Другой пример — адаптеры, переходни­ки для подключения европейских электроприборов к американским розеткам. Еще один пример — работа переводчика между двумя раз­ноязычными личностями. Медицинский пример: в Томске профес­сор Г.Ц. Домбаев разработал метод лечения диабета путем пересадки пациенту клеток железы теленка. Но организм человека быстро об­наруживает чужеродность (неингерентность) имплантата и отторга­ет его. Однако по каким-то причинам организм не отторгает некото­рые металлы (инвалиды войн иногда пожизненно живут с осколками в теле). Выход был найден в том, чтобы вживить в тело пациента по­ристую металлическую капсулу с клетками чужой целебной железы.

Проблема ингерентности важна во всех случаях системной дея­тельности. Яркими примерами служат менеджмент и лидерство (со­вместимость руководителя с руководимыми), маркетинг и иннова­ционная деятельность (ингерентность предлагаемого продукта к целевым потребителям), педагогическое мастерство (согласование преподавателя с аудиторией), служба стандартизации (забота о со­вместимости продуктов, производимых на разных предприятиях), подготовка шпионов-нелегалов (обеспечение их неотличимости от граждан разведуемой страны) и т.д.

В заключение подчеркнем, что ингерентность — не абсолютное свойство системы, а привязано к некоторой конкретной функции. В частности, если взять наш пример с рыбой, дельфином и аквалан­гистом в воде и рассмотреть ту же ситуацию по отношению к функ­ции «осуществить электросварку под водой», то эти три системы упо­рядочатся по ингерентности совсем в другом порядке.

Целесообразность — двенадцатое свойство системы. В созда­ваемых человеком системах подчиненность всего (и состава, и струк­туры) поставленной цели настолько очевидна, что должна быть при­знана фундаментальным свойством любой искусственной системы. Назовем это свойство целесообразностью. Цель, ради которой созда­ется система, определяет, какое эмерджентное свойство будет обес­печивать реализацию цели, а это, в свою очередь, диктует выбор со­става и структуры системы. Одно из определений системы так и гласит: система есть средство достижения цели. Подразумевается, что если выдвинутая цель не может быть достигнута за счет уже име­ющихся возможностей, то субъект компонует из окружающих его объектов новую систему, специально создаваемую, чтобы помочь до­стичь данную цель. Стоит заметить, что редко цель однозначно опре­деляет состав и структуру создаваемой системы: важно, чтобы реа­лизовалась нужная функция, а этого часто можно достичь разными способами. В то же время обращает на себя внимание подобие строе­ния разных представителей внутри одного типа систем (живых орга­низмов, транспортных средств, планетных систем, месторождений ископаемых и т.д.).

Проблема целесообразности в природе. Обратившись к неру­котворной природе, мы обнаруживаем, что естественные объекты обладают всеми предыдущими одиннадцатью свойствами систем, причем часто выраженность этих свойств многократно превосходит таковую у искусственных систем. Возникла даже специальная наука бионика, «подглядывающая» секреты гармоничности и совершенства живых организмов с целью переноса обнаруженных принципов в тех­нику. И в неживой природе наблюдаются очевидные проявления си­стемности: физические, химические, геологические, астрономические объекты по всем признакам должны быть отнесены к системам. Кро­ме пока одного — целесообразности.

Первый напрашивающийся вывод состоит в проведении анало­гии между искусственными системами и естественными объектами. Эта аналогия отождествляет искусственные и естественные системы и заставляет искать целеполагающего субъекта вне самой Вселенной. При этом приходится признать, что интеллект Творца несравнимо превосходит разум человека. Такова основа возникновения религий. Естественно возникает вопрос: а сам-то Бог — система? Разные ре­лигии по-разному рассматривают этот вопрос. Одни объявляют его не имеющим смысла в силу того, что человеческому разуму не дано познать превосходящую его возможности сложность Творца; пред­лагается верить в то, что он сам себе причина и следствие. Есть, одна­ко, религии, не считающие этот вопрос еретическим; они выдвигают гипотезу иерархичности божеств: есть боги для людей, далее есть боги для богов людей и так далее до бесконечности.

Однако можно предложить другую гипотезу об аналогичности, но не тождественности рукотворных и природных систем, которая позволяет разрешить возникшую трудность, не требуя мысленного выхода за пределы Вселенной. Для этого необходимо уточнить, кон­кретизировать понятие цели.

Что такое цель? Проследим, как развивается, углубляется, уточ­няется понятие цели на примере близкого нам понятия искусствен­ной системы.

История любой искусственной системы начинается в некоторый момент 0 (рис. 2.12), когда существующее состояние вектора У₀(0, У₀) оказывается неудовлетворительным, т.е. возникает проблемная ситу­ация. Субъект недоволен этим состоянием и хотел бы его изменить. На вопрос, а чего он хотел бы (какова его цель), он отвечает, что его удовлетворило бы состояние У*. Это есть первое определение цели. Далее обнаруживается, что У* не существует сейчас, но и не может в силу ряда причин быть достигнуто в ближайшем будущем. Второй шаг в определении цели состоит в признании ее желательным буду­щим состоянием. Тут же выясняется, что будущее не ограничено. Тре­тий шаг в уточнении понятия цели состоит в оценке времени Г*, когда желаемое состояние У* может быть достигнуто в заданных условиях. Теперь цель становится двумерной, это точка (Г*, У*) на нашем гра­фике. Задача теперь состоит в том, чтобы перейти из точки (О, У₀(0, У₀)) в точку (Г*, У*). Но оказывается, что пройти этот путь можно по разным траекториям, каждая из которых начинается в (О, У₀) и кончается в (Г*,У*), а реализована может быть только одна из них. Встает проблема сравнения и выбора наилучшей траектории. Пусть выбор выпал на траекторию У*(Д). Это означает, что нам не только желательно прибыть в пункт (Г*,У*), но прибыть через последова­тельность состояний на кривой У*(Д). Таким образом, в понятие цели необходимо включить и все желаемые будущие состояния, конечное и промежуточные. Это четвертый, заключительный шаг в определе­нии цели: под целью теперь понимается не только конечное состоя­ние («конечная цель») (Г*,У*), но вся траектория У*(Д) («промежу­точные цели», «план»).

Итак, цель есть желаемые будущие состояния системы У* (Г).

Целесообразность природных объектов. Теперь посмотрим на наш график с другой точки зрения. Глядя на (Г*,У*) с позиции t = О, мы считаем его желаемым будущим состоянием. По прошествии вре­мени Т* это состояние становится реальным, достигнутым настоя­щим. Поэтому появляется возможность определить конечную цель как будущее реальное состояние. Это решающий шаг к интерпрета­ции целесообразности в природе: ведь у любого, в том числе естествен­ного, объекта обязательно наступит в будущем некоторое состояние. Это, по определению, и есть цель. И что важно, нам не требуется ги­потеза о ком-то определяющем цель заранее. Теперь мы имеем воз­можность сказать, что свойством целесообразности обладают и есте­ственные системы. Это позволяет с единых позиций и с единой методикой подходить к рассмотрению любых систем.

Чтобы рассеять возникающее недоумение, честно и явно при­знаем, что «цель как образ желаемого будущего» и «цель как реаль­ное будущее» — это не одно и то же. Введем для них разные термины: первое будем называть субъективной целью, а второе — объективной целью.

Это, во-первых, проясняет разницу между искусственными и ес­тественными системами: искусственные системы создаются для дос­тижения субъективных целей; естественные системы, подчиняясь законам природы, реализуют объективные цели.

Во-вторых, это проясняет причину того, что не всякая субъек­тивная цель достижима. Дело в том, что не только нехватка или не­верное использование имеющихся ресурсов может стать причиной неудачи. Главным условием достижения субъективной цели являет­ся ее принадлежность к числу объективных целей: осуществимы лишь цели, могущие стать реальностью. Как выразился С. Лем, если чело­век и может достичь любых целей, то не любым образом.

Одна из причин появления недостижимых субъективных целей состоит в том, что субъективные цели — порождение воображения, а объективные есть результат проявления законов природы. Ограни­чения на мысленные конструкции гораздо слабее ограничений на возможные реальные события. Можно вообразить прекрасное суще­ство — полудевушку-полурыбу — русалку или не менее красивое су­щество — полумужчину-полуконя — кентавра, но природа не позво­ляет реализовать их появление.

Важно установить реализуемость субъективной цели до начала попыток реализовать ее. Нежелание зря тратить усилия и ресурсы позволило бы не заниматься осуществлением недостижимой цели. Пока у нас есть только один критерий недостижимости — противо­речие законам природы (например, цель создания вечного двигате­ля). Но иногда мы не можем привести законы природы, препятству­ющие достижению цели (например, цели создания искусственного интеллекта; и хотя успехи в этом далеки от ожиданий, усилия не ка­жутся напрасными).

Есть, однако, один тип заведомо недостижимых целей, которые не считаются недостойными стремления к ним. Такие цели называются идеалами. Особенность идеала состоит в том, что хотя он заведомо недо­стижим, но привлекателен, а главное — допускает приближение к нему. Примеры: гармонически развитая личность; стремление неограниченно повышать спортивные достижения; познание все большего числа язы­ков; в общем, стремление к совершенству в любом отношении.