Закономерности теории систем

Закономерности функционирования и развития систем (в более краткой формулировке — закономерности систем) — общесистемные закономерности, характеризующие принципиальные особенности построения, функционирования и развития сложных систем.

Такие закономерности Л. фон Берталанфи вначале называл системными параметрами, а А. Холл^[1] — макроскопическими свойствами, или закономерностями.

Закономерности систем можно условно разделить на четыре группы (см. рис. 3.17).

Закономерности взаимодействия части и целого

В процессе изучения особенностей функционирования и развития сложных открытых систем с активными элементами был выявлен ряд закономерностей, помогающих глубже понять диалектику части и целого в системе, чтобы учитывать их при принятии решений. Рассмотрим основные из этих закономерностей.

Целостность. Закономерность целостности (эмерджентности) проявляется в системе в появлении (emerge — появляться) у нее новых свойств, отсутствующих у элементов. Берталанфи считал эмерджентность основной системной проблемой.

Рис. 3.17. Группы закономерностей систем.

Проявление этой закономерности легко пояснить на примерах поведения популяций, социальных систем и даже технических объектов (свойства станка отличаются от свойств деталей, из которых он собран).

Для того чтобы глубже понять закономерность целостности, необходимо прежде всего учитывать две се стороны:

• 1) свойства системы (целого) Qs не являются простой суммой свойств составляющих ее элементов (частей) qi:
• 2) свойства системы (целого) зависят от свойств составляющих ее элементов (частей):

Кроме двух основных сторон, следует иметь в виду еще одну:

3) объединенные в систему элементы, как правило, утрачивают часть своих свойств, присущих им вне системы, т. е. система как бы подавляет ряд свойств элементов; но, с другой стороны, элементы, попав в систему, могут приобрести новые свойства.

Свойство целостности связано с целью, для выполнения которой создается система. При этом если цель не задана в явном виде, а у отображаемого объекта наблюдаются целостные свойства, можно попытаться определить цель или выражение, связывающее цель со средствами ее достижения (целевую функцию, системообразующий критерий) путем изучения причин появления закономерности целостности.

Исследованию причин возникновения целостных свойств в теории систем уделяется большое внимание. Однако в ряде реальных ситуаций не удается выявить факторы, обусловливающие возникновение целостности. В этом случае системные представления становятся средством исследования. Благодаря тому, что отображение объекта в виде системы подразумевает в силу закономерности целостности качественные изменения при объединении элементов в систему и при переходе от системы к элементам (и эти изменения происходят на любом уровне расчленения системы), можно хотя бы структурой представить объект или процесс, для.

(3.11).

(3.12).

изучения которого не может быть сразу сформирована математическая модель, требующая выявления точных, детерминированных взаимоотношений между элементами системы.

Иными словами, с помощью понятий «система» и " структура" можно отображать проблемные ситуации с неопределенностью, при этом как бы разделяют «большую» неопределенность на более «мелкие», которые в ряде случаев легче поддаются изучению, что помогает выявить причины качественных изменений при формировании целого из частей. Расчленяя систему, можно анализировать причины возникновения целостности на основе установления причинно-следственных связей различной природы между частями, частью и целым, выявления причинно-следственной обусловленности целого средой.

Двойственной по отношению к закономерности целостности является закономерность физической аддитивностью, независимостью, суммативностью, обособленностью.

Свойство физической аддитивности проявляется у системы, как бы распавшейся на независимые элементы; тогда становится справедливым:

(3.13).

В этом крайнем случае и говорить-то о системе нельзя. Но, к сожалению, на практике существует опасность искусственного разложения системы на независимые элементы, даже когда при внешнем графическом изображении они кажутся элементами системы.

Строго говоря, любая развивающаяся система находится, как правило, между состоянием абсолютной целостности и абсолютной аддитивности, а выделяемое состояние системы (ее «срез») можно охарактеризовать степенью проявления одного из этих свойств или тенденций к его нарастанию или уменьшению.

Для оценки этих тенденций А. Холл ввел две сопряженные закономерности, которые он назвал прогрессирующей факторизацией — стремлением системы к состоянию со все более независимыми элементами и прогрессирующей систематизацией — стремлением системы к уменьшению самостоятельности элементов, т. е. к большей целостности (табл. 3.6).

Таблица 3.6

Закономерности взаимодействия части и целого

В последующем А. А. Денисов ввел сравнительные количественные оценки степени целостности, а и коэффициента использования свойств элементов? в целом, т. е. свободы элементов в проявлении своих свойств.

где Сс — системная сложность или системный смысл по Денисову (1.7); Сo — собственная сложность; Св — взаимная сложность.

А. А. Денисовым сформулирован основной закон системологии: сумма относительной связности элементов, а в системе и относительной их свободы? представляет логическую константу 1:

Исследования А. А. Денисова показывают, что без обеспечения целостности в системе не могут возникнуть целостные, общесистемные свойства, полезные для ее сохранения и развития. Но в случае большой целостности система будет подавлять свойства элементов и может утратить часть из них, в том числе полезных. Поэтому реальная сложная, развивающаяся система всегда должна находиться между двумя крайними состояниями — целостности, стабильности и распадом, хаосом. И социально-экономические системы (организации, территориальные образования, общество в целом) стоят перед выбором степени регулирования целостности.

Применительно к общественным системам: сумма относительной справедливости и относительной свободы в любой общественной системе есть величина постоянная, так что свободы можно добиться лишь за счет справедливости и наоборот.

Интегративность. Этот термин часто употребляется как синоним целостности. Однако некоторые исследователи (например, В. Г. Афанасьев^[2]) выделяют эту закономерность как самостоятельную, стремясь подчеркнуть интерес не к внешним факторам проявления целостности, а к более глубоким причинам, обусловливающим возникновение этого свойства, к факторам, обеспечивающим сохранение целостности.

Интегративными называют системообразующие, системосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют неоднородность и противоречивость элементов (исследуемые большинством философов), с одной стороны, и их стремление вступать в коалиции, с другой, на что обратил внимание А. А. Богданов^[3] и исследовал его сын А. А. Малиновский^[4] и М. Месарович^[5].

Закономерности иерархической упорядоченности систем. Эта группа закономерностей тесно связана с закономерностью целостности, с расчленением целого на части. Однако характеризует и взаимодействие системы с ее окружением — со средой (значимой или существенной для системы), надсистемой, подчиненными системами. Поэтому рассматриваемые ниже закономерности выделены в самостоятельный параграф.

Коммуникативность. Эта закономерность составляет основу определения системы В. Н. Садовскилг и Э. Г. Юдиным, приведенного в параграфе 3.1, из которого следует, что система не изолирована от других систем, она связана множеством коммуникаций со средой, представляющей собой, в свою очередь, сложное и неоднородное образование, содержащее подсистему (систему более высокого порядка, задающую требования и ограничения исследуемой системе), подсистемы (нижележащие, подведомственные системы) и системы одного уровня с рассматриваемой.

Такое сложное единство со средой названо закономерностью коммуникативности, которая, в свою очередь, легко помогает перейти к иерархичности как закономерности построения всего мира и любой выделенной из него системы.

Иерархичность. Закономерность иерархичности, или иерархической упорядоченности, была в числе первых закономерностей теории систем, которые выделил и исследовал Л. фон Берталанфи. Он, в частности, показал связь иерархической упорядоченности мира с явлениями дифференциации и негэнтропийными тенденциями, т. е. с закономерностями самоорганизации, развития открытых систем, рассматриваемыми ниже. На выделении уровней иерархии природы базируются некоторые классификации систем, в частности рассмотренная классификация К. Боулдинга.

На необходимость учитывать не только внешнюю структурную сторону иерархии, но и функциональные взаимоотношения между уровнями обратил внимание академик В. А. Энгельгардт^[6]. На примерах биологических организаций он показал, что более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему, и это воздействие проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии (подтверждение положения о влиянии целого на элементы, приведенного выше), а в результате появления этих свойств формируется новый, другой «облик целого» (влияние свойств элементов на целое). Возникшее таким образом новое целое приобретает способность осуществлять новые функции, в чем и состоит цель образования иерархий. Иными словами, речь идет о закономерности целостности (эмерджентности) и ее проявлении на каждом уровне иерархии.

Эти особенности иерархических структур систем (или, как принято иногда говорить, иерархических систем) наблюдаются нс только на биологическом уровне развития Вселенной, но и в социальных организациях, при управлении предприятием, объединением, государством, при представлении замысла проектов сложных технических комплексов и т. п.

Исследование иерархической упорядоченности в организационных системах с использованием информационного подхода (см. гл. 3) позволили сделать вывод о том, что между уровнями и элементами иерархических систем существуют более сложные взаимосвязи, чем это может быть отражено в графическом изображении иерархической структуры. В частности, если даже между элементами одного уровня иерархии нет явных связей («горизонтальных»), то они все равно взаимосвязаны через вышестоящий уровень.

Например, в производственной и организационной структурах предприятия от вышестоящего уровня зависит, какой из этих элементов будет выбран для поощрения (при предпочтении одних исключается поощрение других), или, напротив, какому из элементов будет поручена непрестижная или невыгодная работа (опять-таки, это освободит от нее других).

Таким образом, иерархические представления помогают лучше понять и исследовать феномен сложности.

Выделим основные особенности иерархической упорядоченности с точки зрения полезности их использования в качестве моделей системного анализа.

1. Закономерность коммуникативности проявляется между уровнями иерархии исследуемой системы, и поэтому каждый уровень иерархической упорядоченности имеет сложные взаимоотношения с вышестоящим и нижележащим уровнями.

По метафорической формулировке, используемой А. Кёстлером^[7], каждый уровень иерархии обладает свойством «двуликого Януса»: «лик», направленный в сторону нижележащего уровня, имеет характер автономного целого (системы), а «лик», направленный к узлу (вершине) вышестоящего уровня, проявляет свойства зависимой части (элемента вышестоящей системы, каковой является для него составляющая вышестоящего уровня, которой он подчинен).

Эта конкретизация закономерности иерархичности объясняет неоднозначность использования в сложных организационных системах понятий «система» и «подсистема», «цель» и «средство» (элемент каждого уровня иерархической структуры целей выступает как цель по отношению к нижележащим и как «подцель», а начиная с некоторого уровня, и как «средство» по отношению к вышестоящей цели), что часто наблюдается, как отмечалось выше, в реальных условиях и приводит к некорректным терминологическим спорам.

2. Закономерность целостности (т.е. качественные изменения свойств компонентов более высокого уровня по сравнению с объединяемыми компонентами нижележащего) проявляется в ней на каждом уровне иерархии.

При этом объединение элементов в каждом узле иерархической структуры приводит не только к появлению у узла новых свойств и утрате объединяемыми компонентами свободы проявления некоторых своих свойств, но и к тому, что каждый подчиненный член иерархии приобретает новые свойства, отсутствовавшие у него в изолированном состоянии.

Благодаря этой особенности с помощью иерархических представлений можно исследовать системы и проблемные ситуации с неопределенностью.

3. Одну и ту же систему можно представить разными иерархическими структурами.

Причем это зависит от: а) назначения системы, цели (разные иерархические структуры могут соответствовать разным формулировкам цели); б) методики структуризации; в) предыстории развития лиц, формирующих структуру: при одной и той же цели, если поручить формирование структуры разным лицам, то они в зависимости от их предшествующего опыта, квалификации и знания объекта могут получить разные структуры, т. е. по-разному раскрыть неопределенность проблемной ситуации.

4. Благодаря рассмотренным особенностям, иерархические представления являются средством исследования систем с неопределенностью: происходит как бы расчленение «большой» неопределенности на более «мелкие», лучше поддающиеся исследованию.

При этом даже если эти «мелкие неопределенности» не удается полностью раскрыть и объяснить, то все же иерархическое упорядочение частично снимает общую неопределенность, обеспечивает, по крайней мере, управляемый контроль за принятием решения, для которого используется иерархическое представление.

В связи со сказанным на этапе структуризации системы (или ее цели) можно (и нужно) ставить задачу выбора варианта структуры для дальнейшего исследования или проектирования системы, для организации управления технологическим процессом, предприятием, проектом и т. д. Для того чтобы помочь в решении подобных задач, разрабатывают методики структуризации, методы оценки и сравнительного анализа структур, примеры которых будут рассмотрены в последующих главах.

• [1] Холл А. Опыт методологии для системотехники / А. Холл. М.: Сов. радио, 1975.
• [2] Афанасьев В. Г. Проблема целостности в философии и биологии / В. Г. Афанасьев. М .: Мысль, 1984.
• [3] Богданов Л. Л. Тектология: Всеобщая организационная наука: в 2 кн. / А. А. Богданов. М.: Экономика, 1989.
• [4] Малиновский А. А. Механизм формирования целостности систем / А. А. Малиновский // Системные исследования: ежегодник. М.: Наука, 1973. С. 52−62.
• [5] Месарович М. Общая теория систем: математические основы / М. Месарович, И. Такахара. М.: Мир, 1978; Месарович М. Теория иерархических многоуровневых систем / М. Месарович, Д. Мако, И. Такахара. М.: Мир, 1973.
• [6] Энгельгардт В. А. О некоторых атрибутах жизни: иерархия, интеграция, узнавание // Вопросы философии. 1976. № 7. С. 65−81.
• [7] Koestler A. Beyond Atomismeand Holism // Beyond Reductionism. London, 1969.