книги / Системный подход в современной науке
..pdfским аппаратом, основанный на теории гомеостатического управления // Пробле мы и технологии создания и использования космических систем и комплексов на базе малых КА и орбитальных станций. II межведомственный научно-практичес кий семинар. Тезисы докладов. М.: ГКНПЦ им. Хруничева, 1998; Он же. Подход к разработке проектной модели космического аппарата на основе теории гомео статического регулирования // Там же.
9 Эти аспекты фундаментально разработаны школой концептуального проек тирования, возглавляемой С.П. Никаноровым (см. например: Никаноров С.П., Ни китина Н.К., Теслинов А .Г Введение в концептуальное проектирование АСУ: Ана лиз и синтез структур. М., 1995; Никаноров С.П. Концептуальные методы // Про блемы и решения. Научно-практический сборник. № 12 (2001). М., 2001).
10 Альтшулер Г.С. Алгоритмы изобретения. М., 1969.
11 Сетров М.И. Основы функциональной теории организации. Л., 1972.
12 Хайдеггер М. Время и бытие. М., 1993.
В.Г. Горохов
ОБЩАЯ ТЕОРИЯ СИСТЕМ БЕРТАЛАНФИ, ВОЗНИКНОВЕНИЕ СИСТЕМОТЕХНИКИ И НОВОЕ ПОНИМАНИЕ НТП
КАК УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
1. Теория открытых систем Берталанфи была связана, с одной сто роны, с развитием антимеханистических тенденций в биологии1, с дру гой же — с дальнейшим развитием механической модели объяснения функционирования организма2, как опоры нового более изощренного механистического объяснения в кибернетике и системотехнике3.
Людвиг фон Берталанфи, исходя из посылки о необходимости пе реноса центра тяжести исследований с частей на органическое целое и отвергая в то же время витализм, формулирует сначала в своих ра ботах по теоретической биологии новый организмический подход: биологический порядок является специфическим и выходит за преде лы закономерностей сферы неживой природы, но мы можем все бо лее и более глубоко продвигаться в исследовании биологических про цессов с целью установить более точные законы, соответствующие сущности органического, т. е. органические системы подчиняются иным закономерностям, чем неорганические. Механистическое на правление в биологии пыталось исследовать физическими методами свойства и характер отношений органических структур и объяснить их с помощью физико-химических законов. Однако приспособление, са морегуляция и самовоспроизведение не могут быть полностью объяс нены исходя из физико-химических принципов. Берталанфи подчер кивает целостный характер органических структур. Организм должен рассматриваться как динамическая система, и задача «организмической» биологии заключается в нахождении и формулировке законов, которым подчиняются свойства и отношения этих систем. Сам Берта ланфи следующим образом резюмирует суть организмического под хода: целостный подход к системам вместо аналитически-сумматив- ного подхода, динамическое представление вместо статического и машинного, рассмотрение организма как прежде всего активности,
а не в плане реактивности. Эти посылки означают, по его мнению, пре одоление противоречий между механицизмом и витализмом. Организмический подход признает необходимость и возможность комби нирования глубокого и последовательного анализа, определяющего отдельные компоненты, с выявлением организационных закономер ностей, в соответствии с которыми эти части и частичные процессы объединяются в единое целое. Позднее Берталанфи была сформули рована теория открытых систем (т. е. систем, обменивающихся с ок ружающей средой энергией и материей), которая позволила объяс нить процессы роста, приспособления, регуляции и вопросы равнове сия биологических систем. Она и легла в основу его общей теории си стем (ОТС), ставшей исходным пунктом системного движения во мно гих областях современной науки и техники.
Норберт Винер, развивая кибернетический подход, имел в виду общность процессов регулирования и информационного обмена
иу животных, и у машин. Он считал, что автоматы взаимодействуют, как и организмы, с окружающей средой — могут принимать и запо минать внешние образы (имеют органы восприятия, датчики и экви валент нервной системы) и соответственно им действовать в этой среде, даже корректировать свою деятельность. Поэтому они могут быть хорошо описаны с помощью физиологических представлений
иобъединены с механизмами физиологии в одну общую теорию. Ки бернетика пытается показать, что механизм обратной связи являет ся основой телеологичности, или целенаправленного поведения, как
всозданной человеком машине, так и в живом организме и в соци альной системе. Берталанфи возражает, что в данном случае техни ческие системы являются открытыми для обмена информацией, а не энергией и материей, как у органических систем. Говоря о близости идей кибернетики и ОТС, Берталанфи подчеркивает и их различие
впроисхождении и в базисных моделях (контур обратной связи вме сто динамической системы взаимодействий) при общем интересе к проблемам организации и телеологического поведения. ОТС явля ется результатом не военных и технических разработок, как киберне тика, а фундаментальных наук, в частности биологии, однако для этих дисциплин характерны в одинаковой степени междисциплинарность и методологическая направленность, в них исследователь первона чально абстрагируется от внутренних свойств системы, анализируя только ее внешние связи (принцип «черного ящика»), а иерархичес кое рассмотрение систем является руководящим принципом и допол
няется описанием элементов, «кирпичиков», составляющих систему и связей между ними. Отвлечение от вещественного субстрата мате риальных процессов и рассмотрение их функциональных зависимо стей является одним из основных требований и кибернетики, и ОТС. Однако предметом исследования кибернетики являются системы уп равления и информационные аспекты этих систем, а системотехни ки — первоначально сложные технические или человеко-машинные системы, сфера же ОТС распространяется на любые системы, а так же любые аспекты и срезы систем.
2. Системотехника развивает методы управления разработкой проектов и созданием так называемых больших систем и возникла прежде всего как попытка представления сложных человеко-машин ных комплексов в виде иерархических систем, находящихся в посто янном взаимодействии с окружающей средой4: перенесение модели технической системы, взятой из кибернетики и теории систем, т. е. как поточной системы, через которую протекают потоки вещества, энергии и информации (см., например, Гослинг5) на человека (см., на пример, перечни Фитца6) и всю человеко-машинную систему в целом, а затем корректировка этих представлений на базе развития антро потехники, инженерной психологии, эргономики и т. д. и перенесение их на технические компоненты и системы и всю систему в целом (см., например, Синглтон7).
Перенос механических свойств и функционирования машины на объяснение живого организма (независимо от оценки продуктивнос ти этой исследовательской программы для изучения организма) имел следствием проведение сравнительного анализа организма и маши ны, который оказался впоследствии весьма продуктивным для раз вития машинной техники. Такого рода сравнения привели к тому, что некоторые свойства организмов были перенесены на машины, и ста ли говорить о природе машины, памяти компьютера, самообучаю щихся роботах, эволюции технических изобретений по типу естест венного отбора и т. п. Это привело и ко многим продуктивным техни ческим решениям и разработкам, и к изменениям в научной картине мира, развитию системной картины мира и кибернетических пред ставлений на основе обобщения не только физических и техничес ких, но и биологических моделей действительности. В конечном сче те некоторые характеристики живых систем переносятся на техниче ские системы и служат прообразом для создания новых типов таких систем:
(1)живые системы — это саморегулирующиеся системы и систе мы с адаптацией, что соответствует явлению гомеостазиса в слож ных технических системах (как достижение баланса в живом организ ме) и имеет прототипом терморегуляцию у теплокровных животных;
(2)самоорганизация живых систем переносится как образец на сложные технические системы — система организует саму себя
впроцессе прогрессивной дифференциации, эволюционируя от со стояния простого к состоянию более высокого уровня сложности;
(3)способность к обучаемости живых систем становится прообра зом создания обучающихся автоматов, а позднее сложных вычисли тельных комплексов и систем с искусственным интеллектом (речь идет, например, о моделировании информационных процессов в моз ге, анализе нейронных сетей, психологических механизмов работы мозга и создании на этой основе вычислительных систем и программ, экспертных систем, развитии инженерии знаний, т. е. представления знаний для компьютерных систем и т. д.);
(4)моделирование поведения живых систем становится основой для создания прототипов новых технических систем, например, в тех нической биологии и бионике.
Отсюда напрашивался следующий шаг — перенесение эволюци онных представлений из биологии в сферу физических систем. Не только отдельные физические системы, но и мир в целом (Все ленная) стал рассматриваться как органическое целое, как динами ческий процесс, как самоорганизующаяся система (перенесение ки бернетических принципов, взятых из биологии и обобщенных в ки бернетике на мир неживой природы), как эволюционирующая систе ма (глобальный эволюционизм), как сложный объект комплексного исследования.
Сфера приложения системного проектирования расширяется прак тически на все сферы социальной практики (обслуживание, потребле ние, обучение, управление и т. д.), а не только на промышленное про
изводство. Наряду с системотехническим проектированием формиру ется социотехническое проектирование (например, градостроитель ное, эргономическое, организационное и т. п.), задачей которого ста новится целенаправленное изменение социально-организационных структур, фактически проектирование систем деятельности, и главное внимание должно уделяться не машинным компонентам, а социальным и психологическим аспектам. Собственно, и современное инженерное проектирование видоизменяется под влиянием системного проектиро
вания: сегодня в нем речь идет не о разработке отдельных техничес ких средств, а о проектировании всей системы деятельности, в кото рую они включаются (системы обслуживания, управления, функциони рования этих средств), а также об организации самой деятельности по созданию сложной технической системы, разработке проекта пред стоящей проектной деятельности, без чего оказывается невозможной практическая координация разработчиков отдельных подсистем.
Таким образом, можно констатировать смещение акцентов в сис темном проектировании с проектирования технических компонентов на создание программных аспектов сложных систем и проектирова ние информационных потоков в сложных системах8, замыкающихся на человеческие компоненты. Однако человеческие компоненты не рассматриваются более лишь как хотя и важные, но элементы чело веко-машинных систем, поскольку в этом случае теряется решающий социальный аспект9. Речь идет о проектировании, а фактически в большей степени об организации и реорганизации социо-техниче- ских систем, где акценты явно смещаются на исследование и орга низацию систем человеческой деятельности, в которых машинные, технические компоненты играют второстепенную роль и на первый план выходит системный менеджмент и проектирование организаци онных структур10. С этим связаны, например, попытки использовать представления о самореферентных и автопоэтических системах по Луману для перехода от ставших уже традиционными и малопродук тивными в этой области системно-кибернетических представлений к представлению о социо-технической и человеко-машинной систе ме, призванной поддерживать устойчивое равновесие с окружающей социальной и природной средой. Реализация этого представления в сфере системного анализа, проектирования и менеджмента дея тельности предприятий (современных хозяйственно-технологических комплексов) связана с изменением парадигмы в теории систем: пе реход от различения часть/целое к различению система/окружающая среда, от открытой системы к самореферентной системе, от самоор ганизации к автопоэсису, от статической к динамической стабильно сти, от простого наблюдения к рекурсивному, анализу рефлексивных отношений, от проектирования и контроля к автономии систем, раз витие дифференцированно-теоретического и антионтологического подхода.
Смысл этого нового подхода заключается в том, что система рас сматривается с энергетической точки зрения как открытая, а ее вну
тренние процессы и организация являются полностью закрытыми по отношению к окружающей ее среде. Поэтому автопоэтическая сис тема репродуцируется в ходе закрытого для внешней среды рекур сивного процесса, в котором она сама воспроизводит и сохраняет свои составные части. Основная идея автопоэсиса заключается в ха рактеристике самоконституирования единства с помощью релятивирования элементов и самовоспроизводства в ходе закрытого цикла. В этом и заключается переход от внешнего проектирования и контро ля за системой к ее автономному рассмотрению как «организацион ной закрытости», т. е. «открытости при закрытости». Самореферентность системы представляет собой ее способность постоянно самопределять отношение к самой себе и отдифференцировать себя от отношений к окружающему миру, а также перманетно селектировать свои внутренние связи и элементы. Но главной предпосылкой явля ется здесь способность системы к упорядочению вещей по отноше нию к самой себе и по отношению к окружающей ее среде, т. е. спо собность проводить такого рода различение, и способность к сопря жению системы со средой или системы с ее элементами, что вытека ет из необходимости, с одной стороны, проводить границы, а с дру гой — связывать воедино. В теории самореферентных систем про блематика субъект-объектных отношений замещается отношением «система — окружающая среда», другими словами: система сама «автоонтологизирует» себя с помощью самореферентного опериро вания, т. е. система конструирует окружающую среду как данную ре альность и через эту процедуру утверждает и себя саму как реально существующую. Это обозначается как «деонтологизация» предме тов, поскольку реальность переносится в сферу оперативной, самореферентной репродукции систем. Решающей мыслительной проце дурой в этой теории становится тогда не мышление в терминах функ ций или структур, а проведение различений (между системой и окру жающей средой, открытостью и закрытостью, элементами и отноше ниями и т. д.), следствием чего является динамизация понятий систе мы и элемента. Системе окружающая среда, которая рассматрива ется лишь относительно данной системы, требуется, собственно го воря, только для того, чтобы иметь возможность ограничить, т. е. кон ституировать себя. Одним из центральных понятий лумановской те ории систем является понятие самонаблюдения. По Луману, система только тогда существует, когда она сама себя наблюдает, т. е. иден тифицирует себя, отделяя от окружающей среды. Важно, однако| 0т-
личать окружающую среду некоторой определенной системы от сис тем в этой ее окружающей среде. Существует, таким образом, некий «наблюдатель второго порядка», способный понять, что самонаблю дение отграничивает то, что другие системы (в качестве «наблюда телей первого порядка» или «внешних наблюдателей») осознают как мир, в котором они существуют. Многократное повторение процеду ры дифференциации системы и окружающей среды, направленное внутрь данной системы, ведет к выделению в ней иерархии подсис тем и одновременно к редукции сложности этой системы. Автопоэсис в данном контексте означает самоорганизацию, самоконституирование и саморепродукцию системы через построение подсистем. По скольку же целью создания организаций в организационном или со циальном проектировании является преодоление, редукция сложно сти с помощью упорядочения систем человеческой деятельности че рез механизмы самоорганизации, то применение здесь теории самореферентных систем оказывается вполне оправданным. Она являет ся конструктивным и интегрирующим инструментом междисципли нарного сотрудничества при проведении исследования (и проектиро вания) организаций в рамках проблемной области экономики пред приятия. Согласно этой теории развитие системы — это активный процесс с сильным акцентом на самоответственность и перманент ную саморефлексию, в котором не организации выполняют опреде ленные функции для окружающей среды, а окружающая среда ока зывает влияние на саму себя через любую деятельность, которую предусматривает данная организация. При этом «конструктор орга низации должен осознавать, что проектирование организации пред ставляет собой вмешательство, имеющее следствием изменения. которые невозможно рационально оценить»11.
3. В рамках системного анализа можно выделить два уровня или направления исследований, первое из которых относится к внутри фирменному планированию, моделированию, проектированию и ор ганизации деятельности предприятия, второе — к проблематике пла нирования развития целых отраслей промышленности, науки и тех ники или даже национальной экономики, народного хозяйства стра ны или сообщества стран в целом и даже глобального прогнозирова ния и моделирования мировой динамики. Первое направление сис темного анализа самым тесным образом смыкается с развитием си стемотехники (поскольку проектирование, разработка, создание, ор ганизация производства, функционирование и даже исследование
больших технических систем представляет сегодня комплексную хо зяйственную структуру — то, что и выражает понятие «предприя тие»)12, второе — с оценкой развития техники и технологии, научнотехнической политикой.
В последние годы разработка проблематики системного анализа связывается с исследованием социальных, экономических, экологи ческих и других последствий развития техники, поскольку сегодня мы находимся в принципиально иной ситуации, когда непринятие во вни мание последствий внедрения новой техники и технологии может привести к необратимым негативным результатам для всего челове чества и окружающей среды. Кроме того, мы находимся на той ста дии научно-технического развития, когда такие последствия возмож но и необходимо хотя бы частично предусмотреть и минимизировать уже на ранних стадиях разработки новой техники и технологии. Этой задаче и призван служить системный анализ последствий научнотехнического развития. Такие последствия развития атомной энерге тики, как чернобыльская катастрофа, не всегда возможно предска зать. Но необходимо хотя бы пытаться это сделать по отношению к новым проектам, проводить соответствующие исследования, вы слушивать мнения оппозиционеров еще до принятия окончательного решения, создать правовые механизмы, регулирующие все эти во просы. В развитых западных странах это связано с так называемой оценкой техники.
Быстро нарастающие изменения окружающей среды, вызванные неконтролируемым промышленным развитием, невозможно взять под контроль без использования политических средств. «С развити ем* современных технологий... возникают новые виды рисков и опас ностей, которые ставят перед государством задачи не столько ком пенсаторные, связанные с устранением уже нанесенного ущерба, сколько превентивные». Становится необходимым «долгосрочное планирование, которое должно относиться как к предвосхищению но вых технических возможностей, так и к расчету и устранению рисков. Чтобы правильно решить эти задачи, государство должно мобилизо вать достаточный научно-технический потенциал. Иными словами, возникает тесная связь науки и политики», которая и выражается, в частности, в форме оценки техники как вида научно-технически-по- литического консультирования13.
В1966 г. подкомиссия Конгресса США по науке, исследованию
иразвитию комиссии по науке и космическим полетам подготовила
доклад о следствиях и побочных следствиях технологических инно ваций. В 1967 г. председатель этой подкомиссии представил проект закона о создании «Совета по оценке техники». 13.09.1972 г. прези дент США подписал закон об оценке техники, предусматривающий создание бюро по оценке технике (Office of Technology Assessment — OTA) при Конгрессе США, задачей которого стало обеспечение сена торов и конгрессменов объективной информацией в данной области. Одновременно в самом Конгрессе был создан Совет по оценке тех нике (Technology Assesstment Board — TAB). В качестве одной из ос новных конструктивных задач ОТА — раннее предупреждение нега тивных последствий развития техники. После закрытия в 1995 г. это го бюро лидирующее положение в области оценки техники занимает Западная Европа. В Гэрманском Бундестаге аналогичная комиссия (Enquete-Komission «Technikfolgenaschatzung») для оценки следствий применения новой техники и создания рамочных условий техничес кого развития с акцентом на проблемы охраны окружающей среды была создана в 1986 г. Позднее, в соответствии с парламентским По становлением от 16.11.1989 г., на базе отдела прикладного систем ного анализа (сегодня Институт системного анализа и оценки техни ки) Центра ядерных исследований г. Карлсруэ (с 1995 г. переимено ван в Исследовательский центр «Техника и окружающая среда») бы ло организовано Бюро по оценке последствий развития техники Гер манского Бундестага, в котором работает междисциплинарная груп па ученых — представителей естественных, общественных и техни ческих наук, с целью улучшения информационной поддержки прини маемых решений и интенсификации взаимодействия между парла ментом, наукой и общественными группами. Союз немецких инжене ров (СНИ) также принял в 1991 г. директивы «Оценка техники: поня тия и основания», адресованные инженерам, ученым, проектировщи кам и менеджерам, которые структурируют новое техническое разви тие, предполагая, что техническая деятельность всегда содержит и оценку техники и что не все технически осуществимое должно быть обязательно создано. Таким образом, техника не может более рас сматриваться как ценностно нейтральная и должна отвечать не толь ко технической функциональности, но и критериям экономичности, улучшения жизненного уровня, безопасности, здоровья людей, каче ства окружающей природной и социальной среды и т. п. Оценка тех ники, как и системный анализ, представляет собой планомерное, си стематически организованное исследование состояния техники