интересно
Предыдущая | Содержание | Следующая

Сложные искусственные, природные и общественные системы и вопросы управления

Некоторые характерные особенности сложных систем и вопросы управления

Вначале следует отметить несколько важных моментов, связанных с усложнением искусственных (созданных человеком) объектов, или систем, и последствиями этого усложнения с учетом системных закономерностей.

1. Возникает вопрос, как воспринимается и осознается человеком постепенное усложнение искусственных систем (объектов) - сверхсложных технологических объектов, сложной электроники, социально-экономических систем, сложных процессов, протекающих в крупных корпорациях, в больших городах, государствах и в мире в целом.

Многие сегодняшние проблемы - результат того, что наука и техника развиваются с невероятной скоростью, а человек не успевает это осмыслить, он перестал догонять эти темпы. Мы все меньше и меньше понимаем усложняющиеся процессы в технических и социальных объектах. Мы все хуже и хуже понимаем, что происходит на сложном производстве, в большом городе, в стране, в мире, и дальше будем понимать еще хуже. Куда идет цивилизация тоже понимаем хуже, чем понимали это раньше.

Вместе с тем существует природная системная закономерность, по которой сложность объекта или процесса растет быстрее, чем процесс понимания или осознания этих процессов. Эту закономерность необходимо учитывать во всех сферах человеческой деятельности.

Человек с усложнением мира все больше от его понимания переходит к вере. Проистекает это оттого, что многие искусственные объекты обладают такой степенью сложности, что простому человеку трудно, а порой невозможно понять механизмы и принципы действия, например, систем связи и коммуникаций, банковской системы, даже работы двигателя современного автомобиля, не говоря уже об авиации и космосе. Многие, имея собственные сотовые телефоны, из-за множества различных функций этих телефонов не могут осознать и усвоить все их возможности и полностью использовать. Также трудно осознать и использовать весь потенциал компьютеров и бытовой электроники и поэтому их возможности используются ограниченно. Вместе с непрерывным усложнением окружающего нас мира все больше наблюдается тяга людей к вере и религии, потому что там нет необходимости разбираться, понимать, искать причины. Достаточно поверить, что создает ощущение ясности и умиротворенности. В этом причина того, что мы все чаще принимаем (не понимая и не осознавая) сложный мир на веру.

Короче, сложность до добра не доведет, утверждает ряд ученых. А непрерывное усложнение объектов и процессов – это объективная закономерность.

Таким образом, человеческие возможности осознать и усвоить сложные процессы очень ограниченны, поэтому человек все хуже понимает наш мир и не знает, что делать и как рационально управлять этим миром, как решить конфликтные ситуации, которые с усложнением систем все больше возрастают.

Перестройка в нашей стране тоже является наглядным примером того, что сложные процессы опережали их осознание, именно поэтому руководство страны и элита, не успев осознать быстро меняющуюся ситуацию и последствия тех или иных действий, принимали неверные решения.

Для облегчения познания и осознания сложных быстро текущих процессов с учетом влияния внешней среды целесообразно использовать когнитивные качественные модели, разрабатываемые в ИПУ РАН.

2.Важная особенность сложных систем заключается в том, что представление о сложных системах недостаточно структурировано для решения многих задач.

Будучи ориентированным на постижение сложного объекта как целого, системный подход для упрощения решения не исключает декомпозиции сложных систем, их разложения на отдельные подсистемы. Но главное – последующий их синтез, который обеспечивает приоритет целого. Однако не просто добиться приоритета целого. Для ряда сложных систем оптимум всей системы нельзя получить из оптимумов ее подсистем.

Следует отметить, что сложные системы, обладающие свойством целостности (а не целости), не имеют составных частей и действуют как один единый объект. В целостной системе связи настолько сложные и сильные (как бы все со всеми), что уже не могут рассматриваться как взаимодействие между локализованными частями системы. В физических системах свойство целостности соответствует локальности, т.е. такому влиянию одной "части" этой системы на другую, которое нельзя объяснить взаимодействием между ними. В целостной системе связи, как правило, не причинно-следственные, а структурные.

Кроме того, в эволюции сложных объектов и систем наблюдается разнонаправленность и конфликтность эволюции и неравновесность и неустойчивость состояния.

3.Будущие сложные производственные системы для большей эффективности управления с помощью внешнего воздействия могут стать при определенных условиях резонансными, что делает достаточным более слабое внешнее управление. Кроме того, так как природные системы более устойчивы при изменении внешних условий, чем искусственные, то для повышения устойчивости последних необходимо позаимствовать опыт, накопленный природой, в частности опыт адаптации, саморазвития, саморегуляции, самоусложнения, и использовать этот опыт в искусственных системах [22, 23].

И несколько слов о робастности в управлении – очень актуального направления в теории управления сложными объектами. Известно, что управлять – значит предвидеть. Вся теория управления сложным объектом или процессом, представляет борьбу с неопределенностью описания этого сложного объекта или процесса. Если есть достаточно точное описание сложного объекта или процесса и имеется достаточная исходная информация, тогда нет проблем, и никакая робастность не требуется. Когда неопределенности много в описании сложного объекта или процесса, тогда требуется робастность управления.

4.Существует системная закономерность, по которой то, что природе удается преодолевать с легкостью, для техники представляется весьма трудной задачей. Управление сложными системами "автоматизация автоматизации", направленное на автоматизацию работы человека через новые корпоративные программные продукты, становится с каждым разом все проблематичнее. И вот можно использовать автономную нервную систему (нейроны) – гениальное изобретение природы – в качестве прототипа для компьютерных сетей, способных к адаптации к изменяющимся условиям среды и к самоорганизации.

В самом деле, сегодня биологические науки оказывают значительное влияние на сферу прикладных информационных технологий. Многие процессы в бизнесе могут быть описаны с помощью биологических законов и закономерностей. Например, общеизвестный принцип сложного целого, состоящего из простых элементов, может быть использован для описания функционирования человеческого мозга (в этом случае "простыми" элементами будут нейроны). По сути, миллиарды отдельных деталей функционируют независимо, но составленная ими система удивительно сложна. Простейший пример: если заменить в нашей модели "нейроны" на "муравьев", то в качестве сложного целого получим муравьиную колонию. Заменив "муравьев" на "онлайн-покупателей и продавцов", получим eBay, а если заменим их на "фондовых биржевиков", то получим нечто похожее на NASDAQ. Таким образом, по-видимому, можно использовать автономную нервную систему в качестве прототипа для сложных компьютерных сетей, способных к адаптации к изменяющимся условиям среды и саморегуляции.

Развитие человеческого мозга контролируют молекулы ДНК, описанные данными, эквивалентными 12 млн. байт. Разработчики "эволюционного программирования" отказались от традиционного программирования, запертого в клетку контрольно-командного стиля, и стали использовать для написания кода симулирование процесса развития одноклеточных организмов в сложные многоклеточные. Для программ этот процесс сравним с естественным отбором, оставляющим только сильнейших или их гибридов, обладающих нужным качеством.

Применение "генетического алгоритма" для создания наиболее совершенной модели авиационного двигателя фирмы "Боинг" является примером переноса знаний из биологии в сложную технику.

Рассмотрим кратко самоорганизацию сложных систем. Из биологии известно, что чем меньше взаимозависимы элементы сложной системы, тем проще оптимизировать систему, удалив из нее лишние связи, и тем быстрее система может восстановить общую нормальную деятельность в случае сбоя в одном из элементов. К примеру, поврежденный участок мозга не останавливает работу мозга в целом, и быстрая самоорганизация здесь необходима для того, чтобы импульсы, передаваемые нейронами, шли "в обход" поврежденного участка и обеспечивали функционирование здоровых частей. Проще говоря, относительная автономность элементов в сложной системе делает ее более устойчивой. Обеспечение автономности – весьма важная задача не только для корпораций и их бизнеса, но и для других крупных сложноорганизованных структур, например правительственных. Важно, чтобы относительно несерьезный "сбой" или "повреждение", возникшее в головной организации, не отражались на работе вспомогательных служб. Как показывают исследования, "клеточное", или сеточное, устройство организации и сообществ наиболее устойчиво даже к серьезным повреждениям.

Вернемся еще раз к теории сложных систем и системным закономерностям. В этом плане интересными для исследований являются, кроме технических систем, и так называемые социальные животные, организация их социума (как сложной системы). Пчелиные ульи и муравьиные колонии служат хорошим примером: несмотря на относительную простоту организма отдельных насекомых (как пчел, так и муравьев) и незначительные возможности их мозга, образуемые ими социумы представляют собой весьма сложную систему, отличающуюся прочностью и сложностью функционирования. Научно и экспериментально доказано, что выведение из строя (т.е. механическое удаление) до 40% элементов таких систем практически не сказывается на функционировании всего социума.