Аннотация: Целью данной статьи является формулировка наиболее острых вопросов в контексте системных определений и попытка наметить пути их решения.
Размышления
на тему общей теории систем
Введение
Известный теперь уже классик Общей Теории Систем В.Н. Садовский приводит несколько десятков существующих определений Систем. Другие авторы добавляют все новые определения, однако единого, общепризнанного определения Системы так и не существует. Почему такое происходит, какие вопросы в области дефиниций не имеют пока ответов, каково взаимоотношение метанауки "Общая теория систем" и частной науки "Системотехника", парадоксы Общей теории систем и многое другое мы обсудим в данной статье. Данные вопросы возникают в основном при анализе существующих определений и их исследования В.Н. Садовским в книге "Основания общей теории систем". С нашей точки зрения пока это лучшее и наиболее полное исследование существующего на сегодня положения вещей в терминологии Общей Теории Систем (ОТС).
Целью данной статьи является формулировка наиболее острых вопросов в контексте системных определений и попытка наметить пути их решения.
Существующие определения и вопросы, вытекающие из них. Энтропия
Самые общие определения Системы формулируются через "совокупность элементов" или даже как "любой объект является системой". Многими авторами представляются и формальные определения через совокупность двух множеств: элементов и отношений.
Нашей задачей не является опровержение или критика существующих определений. Поэтому мы просто будем пытаться формулировать вопросы к определениям и пытаться найти ответы на те из них, на которые это возможно в рамках данной статьи.
При анализе любых определений возникает сразу первый существенный вопрос, с ответом на который связаны и все определения и классификация систем.
Этот вопрос мы бы сформулировали так: "Существуют ли вообще системы?".
Не многие исследователи задаются этим вопросом, но те, кто задается, как правило, отвечают на него утвердительно. Нам же представляется этот вопрос вообще не имеющим ответа. Почему? Давайте рассуждать конструктивно.
Существовали ли до появления человечества Системы? Если мы ответим утвердительно (Системы существовали всегда), то каков смысл в попытках их определения? Они уже существуют, кто-то их создал, а значит определил? А как быть с теми системами, которые создает сам человек? А как быть с теми системами, которые включают в себя как элементы, существующие до человека, так и искусственные элементы? Этот вопрос основан на идее о том, что если мы утверждаем, что система существует, следовательно, мы знаем о чем говорим и эта система кем-то уже описана и ее можно исследовать именно как систему. Очевидно, что до появления человечества, а точнее даже до конца XIX века никто не знал, что такое система в современном понимании, не описывал их. Значит, мы можем говорить только о существовании объектов или сущностей, но не о системах.
Если на вопрос существования Систем до человека мы ответим отрицательно (Понятие Система придумал человек, и до него этого понятия не существовало), тогда недалеко дойти до понятий Кантовского трансцедентального идеализма, в которых человек ничего не делает, а только "отражает".
Нам представляется, что ответ на этот основополагающий вопрос надо искать в следующем. Понятие Система придумал человек. Под свое понятие (а точнее даже под СВОИ понятия - они различны и, порой даже противоречивы) он "подгоняет" существующую действительность. Фактически мы обнаруживаем объекты, пытаемся им приписать системные свойства (которые сами же и придумали) и заявляем, что системы существуют. Хорошо если ученые понимают, что исследуют лишь модель, а не сами системы. При этом исследователи приходят к парадоксальным выводам: например, вид (род, семейство) животных - это тоже система. Очевидно, что с точки зрения самой природы это не так, потому что и понятия род, вид, семейство также придумали люди. И уж точно природа не задумывалась над разбиением всех живых существ по родам и видам. Т.е. фактически данные системы полностью виртуальны. Иначе придется признать некоего творца, который придумал не только саму флору и фауну, но еще и классифицировал их по родам.
Таким образом, если отойти от ненаучного видения ситуации всеобщего творца, мы вынуждены будем признать, что Системы не существовали до появления человека, не существуют и теперь. Здесь мы видим основной парадокс системной науки: все рассуждают о том, чего нет, и не только рассуждают, но и используют в своих практике и исследованиях.
Конечно, в стороне ото всего этого стоят искусственные системы, которые человек создавал изначально таковыми. Но в таком случае и понятийный аппарат сразу становится объективнее. В частности, если мы строим автомобиль как систему взаимодействующих элементов, имеющую целью доставку грузов из точки А в точку В, мы и определим эту систему, исходя из взаимодействующих элементов, целей и функций.
Таким образом, решая этот основной вопрос, мы как минимум разделяем (причем принципиально) естественные и искусственные системы, точно понимая, что последние являются таковыми априори.
Теперь продолжим рассуждения об естественных системах (которые существуют лишь в нашем сознании?).
Обычно естественные системы классифицируют на живые и неживые. Если каждую живую особь еще можно как-то притянуть к понятию система, то неживые объекты можно притянуть только в виде моделей, т.к. мы недостаточно знаем о них, об иерархии этих систем и, возможно, даже об измерениях в которых они существуют. Возьмем, к примеру, камень, лежащий в горах. Является ли он системой? С точки зрения самого общего определения ("любой объект есть система") камень - безусловно, система. С точки зрения же расширенных понятий (например, с наблюдателем или функцией), камень не может считаться системой, пока мы его не начали изучать и/или пока он не начал функционировать. Конечно, можно придумать ему функции внутреннего теплообмена, движения молекул и атомов внутри, кристаллическую структуру и т.п. Но пока он лежит, и его не изучают он система? Т.е. система, но не целенаправленная, случайная и т.п. В таком случае, зачем вообще о таком объекте говорить, как о системе? Только в силу общего определения самой Системы?
Не менее очевидно и приложение понятия Система к объектам фауны. Скажем, является ли конкретная птица системой? С точки зрения биологической (и то, только потому, что так человеку удобнее ее изучать) - безусловно. А с точки зрения другой фауны? Возможно - тоже является системой. Птица питается, ею питаются, она получает помимо питания еще массу входных воздействий. Можно вполне сказать, что тут выполняются толкования дефиниций об иерархичности, морфологии, взаимодействии элементов, микро и макроуровнях. Одно нас смущает: сама птица об этом не знает и, мало того, не предпринимает никаких целенаправленных действий, чтобы быть в системе. Просто питается, плодится и погибает. Т.е. с этой точки зрения она подобна неживой природе, камню, который тоже не "знает", что он система.
Остается только один ответ на все эти вопросы: системой это все назвал человек. Систему он придумал сам. Причем у каждого человека (исследователя) система своя. Фактически эта система является некоей моделью нашего представления о конкретной сущности. Сама модель, в свою очередь, тоже является системой. И когда исследователь начинает изучать модель, он вынужден абстрагироваться от самой "системы" (точнее от объекта). С этим не спорит ни один исследователь-системщик. Но вот что делать с самим объектом, который существует, не понимая, что он система?
Но самое парадоксальное заключается в том, что человек, давая определение системе, пытается для упрощения исследования всех систем унифицировать их свойства, предполагая, что в дальнейшем может появиться возможность, изучая одну (понятную ему) систему, проецировать (экстраполировать) ее системные свойства на другие, менее понятные ему системы. Если впрямую этого не получается, он вносит изменения в дефиниции, усложняя их за счет добавления новых элементов и свойств. Такая "подгонка" определений под нужды конкретного исследования не может не приводить к еще большему отрыву новых определений от классических и, как следствие, к большей энтропии уже в самих системах определений.
Теперь поговорим о самой энтропии и втором начале (не законе, как многие называют его) термодинамики, который, с нашей точки зрения, совершенно огульно применяется чуть ли не ко всем известным системам.
Начать необходимо с самого второго начала термодинамики. Его трактовка однозначна: "Энтропия изолированной системы может возрастать или оставаться неизменной. Уменьшение энтропии в изолированной системе невозможно". Что делают многие исследователи Систем? Она применяют второе начало термодинамики и собственно понятие энтропии к любым изучаемым ими системам. При этом мало кто обращает внимание на парадокс, что, например, самоорганизующиеся системы не увеличивают энтропию внутри себя, а уменьшают, не разрушаются, а создаются, не рассыпаются, а самоорганизуются. Эта ошибка давно известна и физикам и многим другим ученым. Ведь понятие изолированной системы в определении начала термодинамики означает однозначно отсутствие взаимообмена системы со средой не только веществом (закрытые системы), но и энергией.
Другая ошибка исследователей, отдающих дань моде - огульное применение законов ТЕРМОдинамики к любым системам, в том числе не физической и тем более не термодинамической природы. Например, какое отношение имеет идеальная система геометрических аксиом к термодинамике и как к ней можно применить принципы изменения энтропии?
Однако, несмотря на эти соображения, все системы со временем погибают (энтропия увеличивается). Почему? Есть ли общая причина гибели всех систем. И не является ли первопричиной такой общей причины само определение, которое придумал человек? Т.е. человек дает такое определение системы, при котором она однозначно закончит свое существование (причем это определение может включать в себя такой ход развития событий латентно, возможно только в контексте исследователя).
Большинство исследователей считает, что системы по определению иерархичны, т.е. система может сама входить в другие системы в качестве элемента (подсистемы) и каждый из элементов самой системы есть система на своем уровне рассмотрения. Однако если на интуитивном уровне это как-то можно представить, то на уровне всеобщего определения Системы это свойство может показаться спорным. Почему?
Если исходить из того, что системы придумал как термин человек (а не природа и не творец), то при рассмотрении конкретной системы в большом числе случаев исследователь вовсе не обращается к макро или микроуровню системы, т.е. даже не предполагает, что существует иерархия. В качестве примера можно привести исследование алфавита. При таком исследовании вполне можно абстрагироваться от того, что конкретный алфавит является подсистемой всех человеческих алфавитов. А на микроуровне, в определенном контексте, нам совершенно не интересна каждая буква как система (например, начертание букв или размещение их друг за другом при составлении слов и т.п.). Здесь нам могут возразить, что в таком случае при исследовании алфавита не применяется вовсе системный подход. Но ведь, исследуя модель алфавита, мы можем рассматривать ее с точки зрения и других системных свойств, в частности главного - целостности (совокупность букв обладает свойствами, которыми не обладает каждая из букв в отдельности).
Пожалуй, мы не имеем вопросов лишь к этому свойству систем - это свойство целостности (взаимодействие элементов системы приводит к возникновению системных свойств/функций, которые каждый элемент в отдельности неспособен выполнять или "принципиальная несводимость его (объекта) свойств к сумме свойств составляющих его элементов и невыводимость из последних свойств целого).
Системные парадоксы
Насущность наших вопросов подтверждают и системные парадоксы, о которых пишет в своей книге В.Н. Садовский.
И в частности, первый парадокс Иерархичности, который заключается в следующем: для полного описания элемента системы именно как "системного элемента" необходимо иметь полное описание самой системы, что невозможно, пока не описан полностью каждый ее элемент.
Поэтому вопрос о правомерности применения в системном подходе анализа микро и макроуровня систем так и остается вопросом, ответ на который возможен с нашей точки зрения лишь в конкретных применениях, при существенных ограничениях в контексте, или при использовании искусственных систем с известными свойствами, как построенных для конкретных целей.
Рассмотрим простой пример. Человек, как биологическая система, состоит из элементов (подсистем): кровеносной, системы пищеварения, опорно-двигательной системы, дыхательной и т.д. Если мы попытаемся описать кровеносную систему, как отдельную, вне рамок всего организма, мы можем упустить существенные особенности переноса кровью питательных веществ, кислорода, различных химических элементов, необходимых для обмена веществ и т.д. Для полного описания кровеносной системы, как элемента организма, мы должны иметь полное описание самого организма (включая кровеносную систему). Таким образом, для изучения любого элемента сложной системы мы вынуждены строить модель, которая отличается от самого объекта существенным упрощением. Так, рассматривая обеспечение организма кислородом, мы можем абстрагироваться от системы пищеварения, которая существенно влияет за счет обратной связи и на систему кровообращения, а в некоторых случаях может повлиять настолько существенно, что работа дыхательной системы будет блокирована.
Еще более интересен пример, когда человек изучает некоторое сообщество людей, в котором он сам состоит и в котором его решения могут влиять на результат работы системы. В таком случае самопознание не просто затруднено, оно невозможно.
С другой стороны, если мы рассматриваем в качестве системы автомобиль, изучение любого его агрегата (подсистемы) упрощается тем, что при создании автомобиля мы сами закладываем в его структуру системные свойства.
Остальные парадоксы формулируются аналогично и исходят из того, что невозможно исследовать часть, если не известно целое и наоборот.
Здесь мы не просто согласны с В.Н. Садовским, но и получаем подтверждение своим вопросам. А именно: "Попытка интерпретировать рассматриваемые парадоксы статически, т.е. применительно к системному знанию, взятому вне его развития, неумолимо приводит к выводу о том, что системное мышление невозможно".
Как ответить на эти вопросы
В каком направлении искать ответы на поставленные вопросы?
Первый способ это, безусловно, резкое сужение состава рассматриваемых систем, переход к рассмотрению только искусственных систем, которые изначально создаются как системы, отказ от распространения полученных результатов исследований на другие системы.
Второй способ, предложенный В.Н. Садовским заключается в исследовании иерархических систем с помощью фиксации некоторых элементов/связей/свойств. Как это делается в системах уравнений, где количество неизвестных более чем на 1 превышает число уравнений. Напомним, что при решении таких систем уравнений, исследователь фиксирует часть неизвестных переменных и далее решает уже разрешимую систему уравнений. К сожалению, такой метод, также как и метод последовательных приближений, предлагаемый В.Н.Садовским, не позволяет эффективно, в реальные сроки, с нужным качеством решать системные парадоксы при исследовании реальных не искусственных систем.