Люди и кибернетика

Сегодня стало модным употреблять термин – искусственный интеллект. Под этим обычно понимают такую организацию использования современных возможностей вычислительной техники, которая позволяет проводить сложнейший логический анализ. Но для отыскания разумных управленческих решений чисто логических построений недостаточно. Человеческий мозг развивался, наверное, другим путем и, по-видимому, не на формально-логической основе.

Наука, которая называется логикой – гордость человеческой мысли, часто бывает совершенно беспомощной там, где индивидуум, не обремененный никакими научными познаниями, находит правильные решения.

Как ребенок в толпе одинаково одетых мужчин находит своего отца? Что такое интуиция, заставляющая военачальника угадывать замыслы врагов или руководителя находить выходы в «безвыходных ситуациях»? Все это пока скрыто от нас, и в термине искусственный «интеллект» последнее слово надо брать в кавычки. Человек, только человек способен назначать цели в сложных противоречивых ситуациях!

Но это вовсе не означает, что «интеллект» искусственный всегда, во всех случаях хуже интеллекта естественного. В любой процедуре кибернета всегда есть элемент рутинный, требующий анализа логических цепочек. Вот тут-то и место системам, именуемым искусственным «интеллектом»: быть хорошим слугой человека, освободить его от бремени рутинных расчетов, представлять информацию в таком виде, чтобы кибернет мог сразу охватить ситуацию в целом… Одним словом, задача этого интеллектуального слуги так подготовить информацию, чтобы она обеспечила эффективность той малопонятной машины, которую мы называем интеллектом кибернета.

Глава II. Организация и теория организации о функции и структуре систем

Итак, кибернетика возникла как дисциплина, занимающаяся разработкой способов управления человеческими коллективами. Она изучала совокупность правил, которыми должен руководствоваться управляющий (кибернет) для того, чтобы направлять усилия людей в нужное ему русло, и анализировала результаты действий управляющего на объекты (гиберно) управления.

Вот что прежде всего интересовало лиц, которые занимались подобными вопросами.

Но любая система, будь то физическая, техническая, биологическая или социальная, как-то оформлена, определенным образом организована, имеет свою структуру.

В рамках этой структуры происходит работа системы, система живет и функционирует. Структура системы, организация ее со временем тоже изменяется, эволюционирует, и эти изменения влияют на функционирование системы. Поэтому при изучении сложных систем наряду с исследованиями их деятельности, их функций анализируются еще и их организации, строения, структуры.

В этой книге мы не будем делать различия между понятиями «организация» и «структура», хотя в специальной литературе они считаются не вполне тождественными. Употребляя их, мы будем иметь в виду ту совокупность связей между частями системы, которые обеспечивают ее целостность, определяют ее наиболее характерные свойства. В марксистской философии говорят о форме и содержании, в технике и естественных науках – о структурном и функциональном. В теории систем это, по существу, одно и то же. И обе стороны системы – структурная и функциональная – существуют в неразрывном единстве. Однако развитие формы (структуры) и развитие содержательного (функционального) аспекта системы никогда не происходят одновременно. Всегда существуют известные противоречия между формой и содержанием, которые служат импульсом для развития.

Проблемы такого рода подробно изучаются марксистской философией и составляют важнейшие разделы обществоведения. Мы знаем, что при изменении структуры общественных отношений возникают новые особенности системы, появляются новые законы, возникает необходимость в новых правилах поведения.

Эти новые правила и законы часто открывают новые возможности для активной деятельности людей и приводят к быстрому развитию общества. Известны явления и обратного характера, когда особенности структуры, структура общественных отношений тормозили развитие производительных сил, лишали людей энергии, интересов.

Примечательные примеры такого рода нам дает история эпохи Возрождения и Великих географических открытий. Наиболее богатыми странами тогда были страны Востока: империя Великих Моголов в Индии, могущественные исламские султанаты Зондского архипелага, Китай, Япония. Здесь и города с миллионным населением, и утонченная культура, которой европейцы не перестают удивляться и теперь, и прекрасные корабли – каравеллы Колумба рядом с ними показались бы жалкими лодками… И тем не менее именно испанцы и португальцы добрались не только до Америки, но и до границ «Поднебесной» империи. Во времена европейского Возрождения на Востоке сложились такие общественные структуры, которые не стимулировали проявления энергии и самостоятельности.

Если производственные отношения начинают сдерживать развитие производительных сил, то в обществе, как учит нас марксизм-ленинизм и показывает история, могут происходить изменения революционного характера, приводящие к полной перестройке организации.

Те рамки, в которых функционирует общество, те производственные отношения, общественные институты, правовые нормы и т. д. являются консервативной составляющей общества – они меняются значительно медленнее, чем другие характеристики общества, например уровень технической оснащенности. Пользуясь физической терминологией, можно сказать, что они меняются в другом масштабе времени, отличном от того, в котором происходит изменение производственных процессов, развитие технологий и т. д. И согласование организационных форм общества с его производственной деятельностью является важным элементом адаптации общества к внешним условиям, важным средством обеспечения устойчивости общества с его непрерывными изменениями.

Это сочетание быстро меняющихся функциональных параметров общественного организма и консервативной составляющей, которую мы условились называть структурой или организацией, играет в общественном развитии огромную роль. Консервативная составляющая оказывается фильтром, отбраковывающим те реакции общественного организма на изменение внешней обстановки, которые оказываются недостаточно обоснованными, точнее, недостаточно мотивированными потребностями общества. Одним словом, противоречие между формой и содержанием, между функциональной и структурной сторонами общественного процесса является еще одним из основных противоречий, определяющих развитие общества, и, следовательно, одним из стимулов его развития.

Так же как и над вопросами функциональными – как управлять, как преодолевать те или иные трудности, – мыслители прошлого много раздумывали и над проблемами структурными: в каких рамках должна протекать эта повседневная деятельность людей? И уже античная эпоха дает нам много поучительных примеров, таких, как, скажем, организация древнеримского общества, его правовая инфраструктура, которые и сейчас внимательно изучаются юристами. Вопросы организации занимают значительное место в трудах французских просветителей и других мыслителей средневековья.

Организационная структура – это тоже элемент управления, она тоже создается для определенных целей, она тоже результат управленческих решений, и подчас непросто отделить проблемы организационные от функциональных. Да, наверное, этого и не требуется.

На протяжении всей истории человечества организационные структуры служили тем целям, которые формулировали правящие классы. Эти цели всегда носили характер доктрины, облекаясь подчас в религиозную или философскую форму, но всегда носили характер «субъективный», отражая не только представления власть имущих о том, что для них хорошо, а что плохо, но и о том, какие способы необходимы для обеспечения того, что они считали хорошим!

И римские сенаторы, и идеологи абсолютизма типа И. Макиавелли, и монархи Востока занимались проблемами структуры государства и организацией общественно-политической жизни для того, чтобы исследовать природу власти и показать, как наилучшим образом пополнять казну суверена и обеспечивать боевую мощь армии и флота, надежность жизни его и его близких!

Как видите, читатель, проблема организации заслуживает серьезного обсуждения.

Понятие организации (структуры, формы) значительно более глубокое и общее, чем могло показаться из того, что только что сказано. Но этот факт долгое время оставался в тени, так как мало авторов, которые бы специально посвящали свои труды анализу данного понятия, хотя попытки создать «Науку о всеобщей связи» (Энгельс) прослеживаются еще в древности.

Что же такое организация системы?

Вероятно, первым сочинением, целиком посвященным проблемам организации, была работа известного русского минералога Е. Федорова, опубликовавшего в 1891 году книгу «Симметрия правильных систем фигур». В ней он впервые показал, что, несмотря на огромное разнообразие веществ, способных к кристаллизации, существует всего лишь 230 различных типов кристаллической решетки. Было удивительно узнать, что количество архитектурных форм, в которых может существовать материя, гораздо беднее ее физического разнообразия.

В XX в. еке начинают появляться исследования проблемы организации живой материи. Среди них особое место занимает трехтомное сочинение А. Богданова «Всеобщая организационная наука (Тектология)», третий том которого увидел свет в 1929 году, уже после трагической смерти автора.

Рассказ о вкладе этих русских ученых в исследования проблемы организации (структуры) поможет нам понять значение и место этих вопросов в решении задач управления.

Начнем с рассказа о том, что сделал Е. Федоров.

Член Петербургской академии наук Евграф Степанович Федоров (1853-1919 гг.) прославил русскую науку исследованиями в области минералогии и кристаллографии, ставшими известными во всем мире. Его основное открытие состояло в следующем. Для любого вещества, способного к кристаллизации, существует определенное, весьма небольшое количество геометрических форм, которые принимают возникающие кристаллы. Независимо от того, как шел процесс кристаллизации, несмотря на огромное количество внешних факторов и причин, которые сопутствовали этому процессу, существует лишь вполне ограниченное число возможных форм кристаллов, или законов, как их назвал Е. Федоров, возможных построений кристаллической решетки.

Но величие исследователя состоит не только в том, что ему удалось установить новый, неизвестный дотоле факт, а в том, что открытая им закономерность является проявлением некоторых общих свойств нашего материального мира. И структура кристаллической решетки – это один из фрагментов вообще организации материи.

Исследования Е. Федорова показывают, что, во-первых, образование различных организационных форм подчиняется некоторым общим законам, управляющим нашим миром, переступать которые никому не дано; во-вторых, приводят к выводу о необходимости специального исследования проблем организации материи, примером которой являются формы кристаллов. И первый из таких общих законов, которым подчиняются любые системы, – это закон, названный «принципом устойчивости». Речь идет о таких состояниях равновесия систем, которые не могут разрушиться малыми внешними возмущениями. Этот принцип студенты иногда в шутку называют «принципом карандаша» или «принципом Колумба», имея в виду легенду, согласно которой великий путешественник умел ставить яйцо вертикально на острую вершину, не разбивая его. Конечно, теоретически яйцо, так же как и карандаш, можно поставить на острие, такое положение равновесия существует и не противоречит законам физики. Но долго на острие, скажем, карандаш стоять не будет. Все дело в принципиальной стохастичности мира, в котором мы живем и где любая система, любое тело, любой объект непрерывно испытывают случайные, непредсказуемые возмущения. Если бы нам и удалось поставить карандаш на его острие, то в следующий момент какое-либо случайное возмущение, например колебание воздуха или незаметная для глаза вибрация подставки, отклонит его от вертикального положения и он упадет под действием силы тяжести. Так что наблюдать мы можем лишь те положения равновесия, о которых можно сказать, что «дальше падать некуда!».

В свете сказанного открытие Е. Федорова означает, что нам известны все устойчивые кристаллические формы организации материи. И чтобы разрушить ту или иную кристаллическую решетку, надо приложить значительные усилия.

Теория организации начала оформляться с того момента, когда ученые увидели, как важно для понимания природы изучаемых процессов уметь выделять устойчивые, долговременно существующие характеристики, которые и являются основными фрагментами организации. И вот почему академика Е. Федорова мы с полным правом можем называть «отцом теории организации».

Знание состояний равновесия системы и тех свойств, которыми обладают эти состояния, может оказать неоценимую помощь при решении многочисленных задач практического характера. Например, тот же процесс кристаллизации показывает, что окончательным предельным состоянием, в котором в конце концов оказывается кристаллизирующееся вещество, то есть форма его кристалла, и будет его устойчивым положением равновесия. И благодаря исследованиям Е. Федорова мы это состояние можем знать заранее.

Естественные науки, и прежде всего физика, создали хорошую методическую базу для изучения структур, определяющих развитие тех или иных процессов механических, технологических, биологических… Знание основ этого метода может оказаться очень полезным и для решения гораздо более трудных проблем общественной природы.

Мы живем в непрестанно меняющемся мире, где те организационные формы, которые были устойчивыми при одних условиях, становятся неустойчивыми при их изменении; происходит перестройка структуры системы.

Такую перестройку можно сравнить с изменением характера горной реки, когда она, вырвавшись из скалистой теснины на равнину, разливается и из мощного и бурного потока, который пробивал себе путь в скалах, превращается в реку, спокойно несущую дальше свои воды.

С проблемой перестройки предельных состояний связана специальная научная дисциплина «Теория катастроф».

Сейчас ей посвящено много солидных исследований и литературных работ. Занимается она изучением явлений, связанных с качественной перестройкой структуры, или организации процесса. Так как эту проблему долго разрабатывали преимущественно физики, которые исследовали много интересных явлений, связанных с возникновением новых структур, то приведем еще один пример из физики, который поможет нам более отчетливо увидеть некоторые особенности, связанные с изменением структуры системы в процессе ее функционирования. Пример, который мы сейчас рассмотрим, был изучен еще Л. Эйлером более двухсот лет назад и оказался, вероятно, толчком для создания современной теории катастроф.

Предположим, что у нас есть круглая вертикальная колонна, на которую давит сверху некоторая сила (груз). Если эта сила мала, то с колонной ничего не произойдет: она будет находиться в вертикальном положении равновесия. Предположим теперь, что на колонну мы подействовали некоторой горизонтальной силой, например ударили по ней кувалдой. Что с нею произойдет под действием этого удара?

Колонна как-то изогнется и начнет колебаться около своего положения равновесия. В силу естественного демпфирования (например, трения о воздух) эти колебания будут постепенно затухать, а колонна возвращаться к своему исходному положению равновесия.

Но так будет происходить только в том случае, если вертикальная нагрузка достаточно мала. А что произойдет, если эта нагрузка станет увеличиваться?

Оказывается, общий характер колебаний колонны под действием боковых ударов не будет изменяться до тех пор, пока вертикальная нагрузка не окажется равной некоторой критической величине. Как только эта нагрузка ее превзойдет, характер всего процесса качественно изменится. И первое, что обнаружится, – изменение самой формы равновесия (вертикальное положение колонны, которое было устойчивым и которое поэтому мы и могли наблюдать) теперь перестанет быть устойчивым и вместо него появится целое множество (совокупность) новых положений равновесия. Это множество новых состояний равновесия будет представлять собой поверхность вращения, образующая которой – полуволна синусоиды. Значит, если теперь на нашу колонну подействует случайное возмущение, то она начнет колебаться около одного из новых положений равновесия. Сказать, около какого, мы заранее не сможем: ведь возмущение было случайным!

Уважаемый читатель, просим запомнить этот факт, так как позднее, говоря об эволюции сложных систем, нам придется к нему обращаться.

Вот эти критические значения нагрузки, при которых происходит качественная перестройка всего характера изучаемого явления, носят название точек бифуркации, или точек катастроф. Они играют важную роль в изучении сложных систем.

Можно рассказать много интересного о том, как связано с точками бифуркации возникновение турбулентности, появление ячеистой структуры в явлениях конвекции и многое-многое другое. Для нас же достаточно знать, что существуют критические значения параметров системы, с которыми связана качественная перестройка системы, ее эволюции, характера движения.

Множество точек бифуркации тоже можно считать элементом организации системы. И чем сложнее система, тем, как правило, в ней больше бифуркационных значений параметров.

Но не только в физических системах появляются критические бифуркационные значения параметров. Они возникают и играют значительную роль и в биологии, и в экологии, и, наверное, в экономике, и в политических науках. В самом деле, если в процессе эволюции живого какой-то параметр превзойдет однажды свое критическое (бифуркационное) значение, то, возможно, начнется необратимый процесс перехода биосистемы в новое стационарное состояние, свойства которого заранее предсказать подчас бывает невозможным. Поясним сказанное на примере из области биологии.

Предположим, что речь идет о рациональной эксплуатации лесного однородного массива, например соснового бора. Существуют две решающие характеристики этой системы. Одна из них – это функция «рождаемости», показывающая, какое количество новых растений или количество биомассы новых растений появляется в течение одного года. Другая – это годовой прирост биомассы ранее «родившихся» деревьев. Обе эти характеристики зависят от свойств самих деревьев, от почвы, климата и многих других обстоятельств. Из этих характеристик составляется некоторое выражение, называемое биологическим потенциалом популяции. Не будем подробно описывать структуру этого выражения, скажем лишь, что это некоторое число – числовая характеристика данного лесного массива, обладающая одним замечательным свойством – она позволяет предвидеть судьбу лесного массива.

Так вот, оказывается, что имеет место удивительный факт: если значение биопотенциала данного лесного массива в силу каких-то причин, допустим засухи, станет меньшим 1, то, каким бы цветущим ни был этот лесной массив в данный момент, его судьба предрешена – он в конце концов исчезнет, лесная популяция на данной территории вымрет.

Эксплуатация лесного массива, всевозможные его рубки также понижают его биологический потенциал и сокращают естественный прирост биомассы. Значит, организовать вырубку древесины надо так, чтобы значение биопотенциала никогда не становилось меньше 1, меньше своего критического (катастрофического) значения.