Особенности поведения сложных систем

Сохранение целостности системы в условиях изменяющейся внешней среды можно представить как достижение системой некоего равновесия со средой. Это равновесие в общем случае подвижно. Устойчивость такого равновесия выражается в обобщенном принципе Ле Шагелье, известного из химии. Он характеризует изменение равновесия химических реакций в смесях различных веществ при оказании на них различных влияний — изменения температуры, давления, удаления из смеси продуктов отдельных реакций и т. п. Обобщение принципа Шателье применительно к любым сложным системам называется законом адаптации, который заключается в следующем: «Всякая система стремится измениться таким образом, чтобы свести к минимуму эффект внешнего воздействия». При этом если интегральные показатели системы при условии отсутствия изменений внешней среды остаются постоянными, то система находится в состоянии состояние гомеостаза. Если же они колеблются около некоего среднего значения, оставаясь в определенных рамках, то система находится в состоянии гомеокинеза.

Чаще в природе встречается гомеокинез, потому что даже в отсутствие резких изменений интегральные показатели систем колеблются во времени. Иногда эти колебания бывают незначительными или при описании систем используются средние характеристики интегральных показателей на некотором отрезке времени. Тогда говорится о состоянии гомеостаза. При этом следует помнить, что о гомеостазе, строго говоря, можно говорить только условно. Но и гомеокинез, и, тем более, гомеостаз возможны только при сохранении системы как единого целого и соответственно сохранении ее структуры.

В соответствии с законом адаптации реакции системы на внешнее воздействие в первую очередь направлены на то, чтобы уменьшить неблагоприятные последствия этого воздействия. В данном контексте употребление слова «неблагоприятные» не совсем корректно, поскольку оно выражает суть применительно к живым системам. Живые организмы в природе могут существовать в пределах некоего диапазона внешних условий и внутренних параметров самого организма. Таким образом, чтобы выжить, организм должен сохранить свою стабильность (гомеостаз). Изменения внешней среды, выходящие за границы гомеостаза, неблагоприятны для организма. И последствия этих неблагоприятных воздействий организм стремится свести к минимуму с целью своего выживания. Выжить — это значит сохраниться именно в качестве биологической системы, а не некой массы органических веществ. И данное стремление осуществляется с помощью отрицательных обратных связей — реакций организма на изменение среды, способствующих уменьшению влияния этих изменений.

В технических системах имеются некоторые стабилизаторы режимов. Наиболее простой широко известный пример такого рода — регулятор паровой машины. Более сложный — автопилот. В обоих случаях посредством регулятора осуществляется отрицательная обратная связь и стабилизируется режим работы системы. В случае нарушения заданного режима может произойти поломка системы, и она перестанет быть системой — превратится в кучу металла. С помощью обратной связи поддерживается существование системы, и в этом контексте поломка «неблагоприятна» для ее существования. В биосистемах механизм обратных связей сложнее объяснить и изучить, но сама роль обратных связей в поддержании существования «системы как системы» от этого не меняется. Образные связи обеспечиваю! существование системы как целого.

Назовем состоянием системы режим ее функционирования, когда ее интегральные показатели находятся в гомеостазе (или гомеокинезе) с окружающей средой, а обобщенная структура системы остается неизменной во времени и пространстве. Подчеркнем, что состояний системы не может быть бесконечно много и они не могут быть произвольны.

Действительно, каждому диапазону внешних воздействий соответствует свое определенное состояние. Коль скоро общий диапазон внешних воздействий, в рамках которых система может существовать как таковая, ограничен, то и количество состояний ограничено. Ограниченный и строго оцененный через определенные диапазоны интегральных показателей и внешних воздействий характер состояний системы определяется всей ее внутренней структурой.

Систему невозможно привести в состояния, не свойственные ей. В случае таких попыток ее можно просто сломать. Примерами именно таких реакций сложных социально-экономических систем на попытки с помощью мощных внешних воздействий привести их в несвойственные им состояния полна история масштабных «социальных экспериментов» XX в.

Смена состояний системы сопровождается не только обязательными изменениями ее интегральных показателей, но иногда и структурными перестройками разного масштаба. При этом система может сохранить ряд своих наиболее важных характеристик, т. е. она остается целостной и продолжает входить в качестве определенного компонента в ту же систему более высокого уровня, в какую она входила ранее. Большинство компонентов системы сохраняются. «Физические потери» могут наблюдаться только на уровне элементов системы (если она гетерогенная). Но это не носит массового характера. Подобная смена состояний называется кризисом. Кризис не ведет к разрушению системы, но ведет к ее существенной перестройке на новые условия существования. Фактически для большинства систем кризис есть механизм обновления, некий экстраординарный механизм адаптации к новым условиям. Причем адаптации за счет корректировки структуры, а не за счет «физических потерь». Примерами подобного рода являются экономические кризисы, сопровождающиеся структурной перестройкой экономики. Характерно, что при этом сам хозяйственный комплекс остается таковым. Его компоненты (энергетика, транспорт, сельское хозяйство и т. п.) сохраняются. Потери могут быть только на уровне элементов в виде ликвидации отдельных предприятий тех или иных отраслей.

Болес глубокие изменения системы называются катастрофой. Катастрофу уже трудно назвать механизмом адаптации. Радикальные изменения навязываются системе извне. Возможности адаптации в данном случае позволяют лишь сохранить систему как таковую. Катастрофа характеризуется радикальным изменением структуры системы. При этом отдельные компоненты исчезают. На их месте могут появляться новые (хотя этого может и не происходить). Происходит масштабное уничтожение старых и появление новых элементов. Морфология и интегральные показатели системы существенно меняются. Пример катастрофы для экономических систем — это глубокое разрушение хозяйственного комплекса страны, которое может произойти в результате войны или революции. Примером экологической катастрофы является радикальное преобразование природы того или иного региона. Так, печально известная экологическая обстановка в бассейне Аральского моря есть результат экологической катастрофы.

Еще более радикальные изменения системы называются катаклизмом. Катаклизм — это разрушение системы. Подавляющее большинство звеньев ее структуры разрушается. Исчезает большинство компонентов и элементов. Воссоздание системы после катаклизма по сути является построением новой системы с использованием элементов старой, исчезнувшей. Говорить об интегральных показателях системы после катаклизма не совсем корректно. Этим интегральным показателям можно только присвоить некоторые условные (например, нулевые) значения, характеризующие отсутствие данной системы в прежнем качестве.

Подведем итог.

В процессе кризиса:

• — изменяются интегральные показатели;
• — система продолжает входить в качестве подсистемы в ту же систему более высокого уровня;
• — морфология не меняется или меняется незначительно;
• — сохраняется целостность системы;
• — основные компоненты сохраняются в качестве таковых, а с другой стороны, новых компонентов не появляется;
• — массовой физической потери элементов системы не происходит;
• — кризис является экстраординарным механизмом адаптации системы к новым условиям и одновременно механизмом физического сохранения ее элементов.

В процессе катастрофы:

• — изменяются интегральные показатели;
• — система продолжает входить в качестве подсистемы в ту же систему более высокого уровня;
• — морфология меняется существенно;
• — сохраняется целостность системы;
• — многие компоненты исчезают, а с другой стороны, возможно появление новых компонентов;
• — происходит значительная физическая потеря элементов системы;
• — катастрофа является экстраординарным механизмом адаптации системы к новым условиям, в процессе которой удается сохранить только целостность системы и ее положение в системе более высокого уровня, но не гарантируется физическое сохранение ее элементов.

В процессе катаклизма:

• — радикально изменяются интегральные показатели;
• — система редко продолжает входить в качестве подсистемы в ту же систему более высокого уровня. Чаще она выпадает из общности более высокого уровня;
• — морфология меняется радикально;
• — целостность системы не сохраняется;
• — большинство компонентов исчезает;
• — происходит физическая потеря большинства элементов системы;
• — катаклизм не является механизмом адаптации системы к новым условиям, а чаще всего означает гибель системы. Реже является механизмом появления принципиально новой системы па месте старой с использованием незначительной части физически сохранившихся элементов и компонентов.

Следует подчеркнуть, что приведенная градация глубины изменений системы не имеет некоторого эмоционального оттенка. Она характеризует только глубину этих изменений. Конечно, в соответствии с идеологией системного анализа, с точки зрения категорий цели, катаклизм есть «нежелательное» для системы явление. Однако следует помнить, что и катастрофа, и тем более кризис — прежде всего глубокие изменения системы, могущие иметь как отрицательные, так и положительные последствия для той же системы. Замена тундры на тропики в случае глобального потепления климата — строго говоря, экологическая катастрофа (для тундры). Однако это не катастрофа в общепринятом понимании ни для экосистемы как части биосферы Земли, ни для человека. Экосистема остается экосистемой. А подобные глубокие изменения в ней соответствуют известной в экологии концепции представления экосистемы как некой квазипостоянной структуры при переменных вещественно-энергетических носителях. Это является частным случаем более общей характеристики живого — эквифильности, т. е. способности живых систем к сохранению результата при кардинальном изменении путей его достижения, что, в свою очередь, является реализацией общесистемного принципа выживания через кризис. В этой связи следует заметить, что кризис — это, в первую очередь, механизм адаптации. Мешая развиваться кризису, можно заблокировать этот механизм адаптации, которая в гаком случае реализуется через катастрофу. А противодействуя катастрофе, можно довести дело до катаклизма, то есть фактической гибели системы. Именно поэтому популярное среди некоторых управленцев высшего звена стремление к стабильности есть просто блокирование кризисов, которое оборачивается в итоге катастрофами и катаклизмами.