О

О.С.Разумовский, М.Ю.Хазов

Проблема жизнеспособности систем

В кругу научных дисциплин и теорий наиболее трудными являются проблемы описания и объяснения особенностей динамики и развития живых систем, общества и человека, а также гибридных систем. Не менее трудна и проблема жизнеспособности таких систем. Последние уже давно объединяют в понятие “бихевиоральные системы” или, кратко, “би-системы”¹ (англ. behavior – поведение). Они могут существовать на материальной и/или информационной основе. Проблема устойчивого развития человечества тоже является частью такого рода проблем. Би-системы широко представлены в теориях и моделях науки. Поведение их мы понимаем как “множество состояний системы, следующих во времени друг за другом”². В семантике, теории управления понятие поведения обозначает систему действий по поддержанию существования такой системы, ее развития³. Далее в тексте би-системы, кроме специально оговоренных случаев, обозначаются как “системы”. Предмет нашего анализа – теоретические представления, модели и принципы жизнеспособности систем, развитые в науке к настоящему времени. Предметом теории жизнеспособности должно быть создание эмпирически достоверных и эвристически эффективных описаний и объяснений механизмов (детерминантов) жизнеобеспечения, динамики, жизнеспособности и т.п. систем разного рода. Центральным понятием теории жизнеспособности систем (ТЖС) является понятие жизнеспособности. Оно, несомненно, является интердисциплинарным, так как его относят и к объектам биокосной природы. К нему примыкают понятия “жизнестойкости”, “жизнеобеспечения”, существования (несуществования), “жизненности” и др. Жизнеспособность систем можно рассматривать как форму проявления активности и адаптивности систем.

Существует целый ряд определений данного понятия. Жизнеспособность – это и способность к существованию, развитию и выживанию, и способность к самостоятельному существованию. Это может быть и способность к продолжительному сохранению важных свойств и непродолжительному – менее важных, но более актуальных здесь и сейчас, в данных условиях; это – и способность рационально планировать и эффективно, успешно совершать действия в определенных условиях. Жизнеспособность, в более широком смысле, это сочетание устойчивости системы и ее адаптивности, ее самоидентичности и соответствия, полезности, пригодности; оптимальности и неоптимальности.

Частным случаем жизнеспособности является надежность. По аналогии с формальным определением надежности, мера жизнеспособности любой системы может быть понята как ожидаемая или вероятная продолжительность существования (а при планировании и проектировании – вероятность существования в течение заданного времени). Вообще, модели жизнеспособности были впервые развиты и получили математическую форму в технике и в прикладных науках. Отметим, что технические системы – это гибридные системы, разновидность би-систем. Теоретическая биология, социология и экология, нуждающиеся в теоретическом осмыслении жизнеспособности как феномена живого могут ассимилировать эти результаты. Несомненно, что наука нуждается в интердисциплинарной обобщающей теории жизнеспособности любых систем, например, в рамках бихевиористики. ТЖС охватывала бы нижние и верхние пороговые пределы, граничные условия существования любых систем, их способности к развитию, приспособлению, оптимизации, устойчивому существованию, и перспективы успешной реализации потенций таких систем. Такая теория должна выполнять по меньшей мере три функции: оценки состояния системы; определения условий, благоприятных/неблагоприятных для существования; определения механизмов и способов управления желательной и/или возможной продолжительностью жизни системы в течение определенного времени.

Заметим, что сам термин “жизнеспособность” имеет витаморфный характер. Техническое знание “подглядело” эту способность у живых систем. Соответственно, системную теорию жизнеспособности можно было бы назвать виталитизмом или виталистикой, отмежевав таким образом эту теорию от витализма. Осознание необходимости обеспечить свою жизнеспособность или чего-то другого изначально присуща людям. Однако сам термин “жизнеспособность” не был достоянием науки вплоть до XX в. И лишь в начале века мы найдем его у А.А.Богданова⁴ как динамическую устойчивость в средних условиях среды. Гораздо более определенно данное понятие употребляет И.И.Шмальгаузен⁵. Идею социальной инженерии как управления социальной системой при наличии вариантов будущего жизнеспособного состояния мы встретим у К.Поппера⁶. Развивая концепцию гомеостаза, предложенную У.Кенноном⁷ в 1932 г., У.Р.Эшби предпринял попытку формализовать понятие жизнеспособности, точнее, способности к выживанию, которую Эшби понимает как способность системы сохранять свои характеристики в заданных пределах⁸. В 50-х годах нашего столетия, опираясь на закон необходимого разнообразия Эшби, американский ученый Ст.Бир построил формализованную модель сложной жизнеспособной системы (Viable System Model, VSM)⁹. При этом жизнеспособная система (в виде VSM) должна состоять из жизнеспособных подсистем и самостоятельно осуществлять некоторые специфические функции. Бир с помощью VSM решал задачи повышения качества управления организацией как условия ее жизнеспособности и эффективного функционирования. В дополнение к VSM впоследствии была построена “модель единения коллектива” (Team Syntegrity Model, TSM), описывающая координацию подсистем. После появления VSM появился ряд работ (Р.Эспежо и Р.Харнден и др.) по адаптации VSM к потребностям организации сложных систем в бизнесе¹⁰. В противоположном, абстрактном математическом направлении в 70-х гг. стала активно развиваться математическая теория жизнеспособности. Модель жизнеспособности здесь строится на образе “выживающих траекторий”. В 90-е годы один из авторов данной статьи также опубликовал работу по проблеме сохранения свойств жизнеспособных систем типа би-систем¹¹. Анализ существующих версий ТЖС дает нам следующую картину:

а) ТЖС позволяет оценивать продолжительность “жизни” или вероятность существования в течение заданного времени в специфической среде для технических систем; проектировать строение и поведение жизнеспособных систем, в основном, технических; выдавать рекомендации для планирования, поддержки и мониторингу жизнеспособности социальных систем локального характера; для формализованных моделей различных систем определять начальные условия и состояния, обеспечивающие жизнеспособность их траекторий; формализовать и обобщать модели, законы и принципы жизнеспособности, известные в различных частных науках и т.п.

б) ТЖС должна эффективно определять общие модели, законы и принципы оптимального, устойчивого строения и изменения (эволюции) любых систем; определять для подобных систем оправданные жизнеспособные траектории; эффективно прогнозировать изменения среды существования любых систем; определять и моделировать возможные средства выживания и их сравнительную эффективность в каждой вероятной ситуации; эффективно решать для любых систем проблемы выживания и оптимального, устойчивого существования при различного рода ограничениях и неопределенности, включая информационные и т.п. Надо помнить, что любое продвижение к их решению должно рассматриваться как серьезное достижение.

в) ТЖС должна эффективно включать в число своих объектов не только саму систему, но и актуальную для последней окружающую среду; адекватно отображать с единых позиций многообразие систем (централистских, ацентрических, т.е. типа популяций, “звездных”, сотовых); найти способы описания высокой сложности и иерархичности систем, преодолевая ограниченность средств их познания и описания; определять возможности выхода за пределы высокой неопределенности описания будущего с учетом того, что среда системы может простираться достаточно далеко, за пределами наблюдаемости, а высокая степень многообразия и сложности самой среды, ее динамики и т.п. затрудняют контроль за всеми существенными взаимодействиями со средой; учитывать наличие ограничений на строение и поведение систем и их изменения, а также условий их существования, как и самой продолжительности жизни систем; найти способы отображения противоречивой сущности систем разного рода; адекватно учитывать многокритериальность оптимизации строения, функций и поведения систем; многообразие средств и способов выжива-ния, включая выбор оптимальных в текущей ситуации за ограниченное время (принятие “решения”) и т.п.

Задачи методологического плана для ТЖС достаточно традиционны: построить понятийные основы теории, сформулировать основополагающие принципы ТЖС, номологический базис и возможные следствия ТЖС в приложениях. Важнее всего обобщить номологические утверждения из других дисциплин, которые в своей частной форме демонстрируют нам общие законы жизнеспособности. Обратимся, например, к экологии, принципы и законы которой весьма обстоятельно обрисовал Н.Ф.Реймерс¹².

I. Согласно “предельным” леммам теории систем подчиненность компонентов целому имеет верхнюю границу, в самой же системе существуют пределы численности и разнообразия элементов, свойств, функций, отношений и их интенсивностей, качества их всех и т.д. Знание этого верхнего предела и границы жизнеспособности весьма актуально для прогнозов, управления, задач планирования операций и т.д. в самых разных сферах бытия. Если при этом зависимость строго монотонна, то обратный процесс убывания ведет к снижению жизнеспособности. Поскольку же число элементов и свойств, обеспечивающее рост жизнеспособности, ограничено, приходится прибегать к повышению индивидуальной жизнеспособности, устойчивости и надежности элементов.

II. Выделение в системе границы и внутренности, предложенное еще А.А.Богдановым позволяет сформулировать эмерджентный принцип конструктивности: В рамках системы элементы, нежизнеспособные, неустойчивые или ненадежные индивидуально, могут образовать жизнеспособное, устойчивое и надежное целое. Прикрытие нежизнеспособного по отношению к данному воздействию, элементу жизнеспособным позволяет “погасить” воздействие на последнем и не допустить его к нежизнеспособному по данному воздействию. При воздействии противоположного типа элементы меняются ролями. Нам представляется, что этот принцип проливает некоторый свет на проблему формирования жизни на основе биокосного. Жизнеспособная система может состоять из различных по жизнеспособности элементов.

III. Жизнеспособность, устойчивость и надежность систем имеют пространственные и временные границы (“локусы” существования).

IV. Локус существования системы обеспечивает ее жизнеспособность тогда, когда он “разрешает” ей движения и изменения по всем возможным направлениям (в “пространстве возможных движений”), включая количество, качество и состав элементов, связей, разнообразия, структурирования, агрегирования, кооперации, адаптации к среде, действия, связи со средой (“экологической нишей”), эволюции и т.п. Из сказанного следует также, что утрата возможности изменений для системы в целом ведет к ее стагнации и катастрофе.

V. Отношения среды с системой можно подразделить на три группы: благоприятные, неблагоприятные и индифферентные (включая слабые, отдаленные и т.п.). Поведение же системы в среде, как установила биология, в норме является агрессивным. В целом, в своих отношениях со средой система перестраивается, агрегируя и кооперируя свои компоненты. Агрегируется она и с частями внешней среды, изменяет внешние функции и т.п. Выскажем системный принцип “опасной границы”: система тем более жизнеспособна и устойчива, чем меньше ее граница с внешней средой. Однако сокращение границы системы до нуля запрещено потребностью системы в ресурсах среды. Отсюда вытекает ряд следствий: 1) система может повысить свою жизнеспособность и устойчивость, сокращая свой объем и внешнюю границу в локусе существования в пределах своих “характерных” объема и границы; 2) система может повысить жизнеспособность и устойчивость за счет переструктурирования, агрегирования элементов и кооперирования их в подсистемы, блоки и т.п., не выходя за рамки своей “характерной структуры” или организации; 3) выход за рамки последних влечет за собой или катастрофу, или трансформацию системы в новое качество, иное целое; 4) эффект минимизации опасной границы достижим путем агрегирования данной системы с другими системами из актуальной среды (“эффект союза”) и т.п. В общем, эти утверждения известны в целом ряде наук.

VI. Заметим далее, что развитые жизнеспособные (и устойчивые) системы являются относительно гармонизированными внутренне и, тем самым, относительно стабильными. В результате этого во всех своих взаимодействиях со средой они выступают как внутренне непротиворечивые. Вместе с тем, существуют принципы внутренней и внешней (со средой) гармоничности отношений системы, за пределами которых наступают вырождение, стагнация и катастрофа системы. Данное утверждение является необходимым, например, для синергетики и теории катастроф. Известно также, что сильные флуктуации среды разрушают любую систему. Итогом всех этих положений может быть принцип: в ходе развития степень качества жизнеспособности, устойчивости и надежности системы возрастают, если сами системы стабильны, а среда устойчива и гармонизирована с системами. Из него и из определения би-системы вытекает ряд следствий:

1) в условиях стабильности среды возрастает степень выраженности характеристических свойств системы, положительных и отрицательных; 2) благодаря второму принципу термодинамики (возрастания дезорганизации) в условиях стабильной среды неизбежно происходит перенос отрицательных характеристических свойств системы, ведущий сначала к стагнации, а потом и к ее катастрофе (проявление известного правила Тода, которое применяют и к экономическим, и к социальным системам); 3) в целом, главная интенция, устремленность системы в любой среде – это повышение ее жизнеспособности, устойчивости, оптимальности строения и функций, ее надежности и эффективности, которая сопровождается снижением производительности, что ведет к стагнации и катастрофе; 4) в результате любой дестабилизации система все равно стремится сохранить жизнеспособность и устойчивость, оптимизировать свое состояние (известный принцип максимума Понтрягина); 5) в состоянии неустойчивости любые, даже слабые флуктуации могут разрушить систему – положение, известное из синергетики. В заключение необходимо привести еще два утверждения, известные из общей теории систем и относящиеся к теории жизнеспособности и устойчивости систем:

VII. Жизнеспособность, устойчивость и надежность системы обеспечивается комплементарностью элементов, подсистем, системы и среды, свойств и функций компонентов, жесткостью и лабильностью отношений (принцип статической комплементарности).

VIII. Жизнеспособность, устойчивость и надежность системы обеспечиваются дополнительностью сохранения и изменения в самых разных смыслах; дополнительны и соответствующие свойства системы и среды и т.д. (принцип динамической комплементарности). Последние два утверждения необходимы для номологических основ ТЖС, так как характеризуют общие необходимые условия существования как системы, так и ее динамики.

В целом, здесь приведены лишь основные фундаментальные положения, на которых могут выстраиваться ТЖС, да и то не все. Они могут быть формализованы (что уже произошло в частных теориях ТЖС). Исчерпывающее описание номологических утверждений ТЖС (и теории устойчивости) можно получить на основе анализа всех фундаментальных сущностных характеристик наших систем, что может привести к полезной эвристике.

Примечания

1 См.: Разумовский О.С. Бихевиоральные системы. – Новосибирск, 1993.

2 Клаус Г. Кибернетика и философия. – М., 1963. – С.142.

3 См.: Юдин Э.Г. Поведение // Философская энциклопедия. – М., 1967. Т.4.- С.280.

4 Богданов А.А. Тектология: Всеобщая организационная наука. Т.1. – М.: Экономика, 1989. – С.213-215.

5 См.: Шмальгаузен И.И. Пути и закономерности эволюционного процесса. – М.-Л., 1939.– С.192.

6 См.: Поппер К. Открытое общество и его враги. Т. 1. – М., 1992. – С. 148-153, 324.

7 See: Cannon W. The wisdom of the body. – L., 1932.

8 См.: Эшби У.Р. Введение в кибернетику. – М., 1975.

9 See: Beer S. Cybernetics and Management. – L., 1959.

10 See: Espejo R., Harnden R., (eds), The Viable System Model. – L., 1989.

11 См.: Хазов М.Ю. Учимся быть богом: Создание жизнеспособных систем. – Новосибирск, 1992.

12 См.: Реймерс Н.Ф. Экология: Теории, законы, правила, принципы и гипотезы. – М., 1994. – С.45-49.