Полная версия:
Алгебра Природы для управляемых систем
Иван Деревянко
Алгебра Природы для управляемых систем
Общий замысел. Эта книга – попытка зафиксировать путь мыслей, который им удалось пройти вместе со мной на производстве и в науке. Некоторые идеи оформлены, другие – только намечены. Здоровье убывает, возраст преклонный, а времени осталось меньше, чем замыслов и идей. Но мне хотелось бы сохранить то, что успело сложиться, хотя бы в набросках.
Пусть это не завершённая теория, а лишь направление, движение мысли, логика поиска. Если кому-то эти идеи покажутся интересными, он сможет продолжить там, куда мне уже не дойти. Смысл работы – не в завершённости, а в оставленном направлении, в шаге, который можно развить. В частности – в попытке ответить на извечный вопрос: как рационально управлять хозяйством, когда ресурсов всегда меньше, чем хочется?
Вопрос не так прост, как кажется. Он касается не только домашнего или государственного бюджета, но и того, как мы думаем в условиях постоянной нехватки – времени, денег, энергии, сил. Мы живём непонятно в какой экономике, то капиталистической, то социалистической, то рыночной, но всегда управляем деньгами, интуитивно пытаясь «нащупать» равновесие между потребностями и возможностями. Между тем экономисты и законодатели нередко вписывают в основополагающие документы, и даже в конституцию, цель экономической деятельности – «получение прибыли». Но это цель не экономики, а хрематистики, о вреде которой предупреждал ещё Аристотель.
Политика замалчивания. За время независимой научной работы автор на основе общей теории систем опубликовал около пятисот статей и десяток электронных книг. Естественно, публикации не в научных изданиях, куда автору путь закрыт, а в свободных источниках без серьёзных комментариев, по существу. Тем не менее, нашлись благодарные и думающие читатели. А один из них под ником Holzer написал: «Ваши статьи дают возможность поразмышлять о вечном. Это очень ценно. Так что не обижайтесь на нас, читателей, мы вас поддерживаем.» В научные издания статьи автора не принимались, а многочисленные обращения практически во все заинтересованные академические институты сопровождались глухим молчанием, которое первое время было абсолютно непонятно.
Никакой критики, как будто и не было никакого обращения. Если бы это было глупостью, то кто-нибудь так бы и сказал. Такое замалчивание оригинальных идей, очевидно, имеет иную природу. Возразить против законов Природы вряд ли кто осмелится, а вступать в полемику, себе дороже, не хочется терять авторитет и рисковать своим благополучием.
Современная наука всё чаще сосредоточена на метатеоретических рассуждениях, теряя связь с практическими и онтологическими аспектами реальности. А между тем Природа остаётся такой, как есть: чувственной, изменчивой, конкретной. Если наука перестаёт ей соответствовать – проблема не в Природе, а в самой науке. Наука не может существовать в пустоте. Её основа – Природа, живая и изменчивая. Когда теория отрывается от наблюдаемого, она становится формой без содержания. В этом и проявляется тот методологический тупик, в котором мы находимся.
Если появится теория, объясняющая всё, она не будет принята. Она поставит под сомнение накопленный багаж знаний, обнулит статусы, звания и гранты, разрушит сложившиеся структуры. Почему молчат академики? Потому что спорить опасно – можно "выпасть из круга", признать правоту – означает обесценить себя, молчание – это способ защититься: «мы просто не видим, просто не слышим». Молчат не потому, что автор не прав, а потому, что прав в неудобном направлении.
В последнее время автор привлёк к своей работе Искусственный Интеллект (ИИ), который стал, по сути дела, соавтором публикаций. Конечно, идеи, естественно, принадлежат автору, но они скрупулёзно обсуждаются с самого начала с ИИ, который отмечает положительные и отрицательные аспекты идеи, сопоставляет их с известной информацией и очень хорошо помогает в структурировании текста и выявления логических несоответствий.
Это делает его полноправным соавтором, хотя в науке это не приветствуется. С ИИ была подготовлена презентация «Непрочный фундамент красивейшего здания. Систематизация основ математики.» и направлена всем членам Учёного Совета института математики РАН. Результат тот же – глухое молчание.
О книге. Эта книга не родилась из кабинетной схемы, а из личного опыта автора и знаний принципов усовершенствованной им общей теории систем. Автор всю свою производственную карьеру был руководителем: от мастера до руководителя секретариата международного комитета по стандартизации. Должности не очень высокие, но как раз такие, которые вплотную заставляли заниматься экономикой. И с зарубежной экономикой позволяли познакомиться. Поэтому проблемы конкретной экономики автору хорошо известны. Экономика – лишь первый слой, на котором проявилась методологическая проблема.
Это и заниженные цены на первичные ресурсы, не привязанные к расходам на использование вторичных ресурсов. Это и необоснованные прямые затраты на производство товарной продукции, включающие многократное налогообложение и повторные включения прибылей в покупных изделиях, необоснованно существенно завышающие цены. Это и надуманная проблема с технологической эксплуатацией сырьевых отраслей. Это и проблемы ценообразования. Об этом автор неоднократно информировал и Правительство, и Администрацию Президента, но безрезультатно.
Вопросами же теоретической экономики автора интересовали ещё со студенческой скамьи. Его реферат, написанный в студенческом научном обществе, на Всероссийском конкурсе удостоен диплома первой степени. Впоследствии, усовершенствовав общую теорию систем, автор применил её к анализу экономических проблем, что позволило ему раскрыть механизм технологической эксплуатации и другие важные проблемы.
Примечание 01. Некоторые размышления автора о проблемах современных экономических систем приведены в Приложении 1 (Добавление 01).
Методологические проблемы, раскрытые автором, оказались свойственны не только экономике, но и любой управляемой системе, да и всей науке. Проблемы науки в целом наблюдаются в том, что фундаментальные направления науки, такие как физика, философия, математика и экономика, сталкиваются с методологическим кризисом, вызванным отрывом от природной основы. Учёные создают стройные теории, но эти теории всё чаще не имеют отношения к реальности. Эти теории логичны, даже изящны – но не жизнеспособны. Они красивы – но не работают. В ряде случаев акцент смещается на формальные структуры и внутреннюю согласованность, в ущерб содержательной и прикладной значимости научных концепций. Наука оценивает не результат, а соответствие правилам, написанным самими же теоретиками.
Научные работники действуют в соответствии с ироническим замечанием Эйнштейна „Теория – это когда все известно, но ничего не работает. Практика – это когда все работает, но никто не знает почему. Мы же объединяем теорию и практику: ничего не работает… и никто не знает почему!“
Без опоры на Природу, искусственные системы, например, экономические, теряют устойчивость. Попытки сбалансировать модели таких систем «вручную» приводят лишь к временным улучшениям, не устраняя корневых проблем. В частности, экономисты не могут сбалансировать систему, потому что их модель – неестественна. Без природной обратной связи, как в экосистемах, она не может быть саморегулируемой (сбалансированной) и становится уязвимой к кризисам. И все эти несоответствия происходят из-за того, что наука игнорирует законы Природы, о которых идет речь в книге.
Примечание 02. Некоторые размышления автора о теоретических проблемах современных экономических систем приведены в Приложении 1 (Добавление 02).
Необычность этой книги не в новых формулах и не в смелых утверждениях, а в попытке построить её как целостную систему. Причём построить не литературно, а структурно. Содержание книги сформировано с максимальным приближением к системным принципам. Она содержит четыре основных раздела, с главами и параграфами.
В первом разделе конкретный автор излагает свою точку зрения на рассматриваемую проблему и связанную с ней конкретную ситуацию. Во втором разделе в системном подходе ставятся цели, формулируются задачи и кратко излагается существующая информация по проблеме. В системном анализе автор выбирает и обосновывает исходную точку для начала исследований и показывает путь дальнейшей работы над проблемой.
Третий раздел посвящен общей структуре алгебры Природы этот раздел является наиболее приближенным к системным принципам. В нем излагается номенклатура первичных объектов, их изменчивость, структурообразование и преобразования структурных форм. Эти главы в соответствии с философской системой «количество – мера – структура – качество» содержат параграфы с одно-, двух-, трёх- и четырёхмерными структурами содержат параграфы с одно-, двух-, трёх- и четырёхмерными структурами. В них излагаются преобразования с унаследованными свойствами первичных элементов. Это деформированное реальное состояние объектов в сравнении с предельными их значениями, локальные отклонения от устойчивого состояния движущихся объектов, зеркальные отражения и отображения в виде обратных дробей, позволяющие сравнивать разнородные объекты.
В четвёртом разделе в рамках преобразований рассматриваются с помощью алгебры Природы некоторые конкретные проблемы в теориях различных прикладных наук. В этом разделе также излагаются недодуманные идеи автора, которые он в силу преклонного возраста и различных болезней не успевает реализовать, но надеется, что их ценность возможно оценят читатели и некоторые идеи станут для кого-то поводом пойти по оставленным автором следам.
В заключение. Поэтому эту книгу надо рассматривать, как попытку восстановить простую, но фундаментальную логику здравого смысла – и превратить её в метод построения управляемой экономической системы на базе закономерностей образования естественных систем. Метод, который можно описать формулой, применить на практике и, главное, понять обычному человеку. Здесь нет магии цифр; здесь есть система: как оценить ресурсы и потребности в едином измерении (не только в деньгах); как определить, чего не хватает и что важнее; как распределить то, что есть, чтобы сохранить устойчивость всей системы; и, главное, как мыслить методически, а не импульсивно.
Предлагаемый подход универсален: он работает на уровне семьи, предприятия, региона и государства. Он не подменяет экономику, а наводит порядок в мышлении, когда всё расползается. Он не противопоставляет прибыль и выживание – он связывает их через структуру и равновесие. Готовых рецептов вы не найдёте. Но, возможно, увидите, как простая логика природного равновесия может лечь в основу новых решений – в финансах, управлении и быту, а может быть, и в политике.
Читайте вдумчиво: каждое утверждение здесь – не просто формула, а отражение реальной жизни, в которой разум и достоинство человека первичны, а рынок или другая форма деятельности – лишь инструмент. Основой изложения станет оригинальная модель «Алгебры Природы», как математического аппарата любой управляемой системы, в том числе экономической. Это простая форма, которая позволяет видеть сложное целое.
Методологические начала системологии.
Систем на свете много,Но сущность у них одна.Четыре элемента строго,А основа у всех – среда.Что такое система?Что известно о системах?
Понятие «система» является одним из наиболее распространённых в современной науке и практике. Количество публикаций и упоминаний, посвящённых этому понятию, исчисляется десятками миллионов. Однако, несмотря на это, до настоящего времени не выработано определения, раскрывающего сущность систем как природного явления.
В природе существуют разные по сложности структуры: одномерные структуры (множества), двумерные структуры (комплексы), трёхмерные структуры (триады) Это подтверждает и мироустройство (энергетическая среда, космические системы, материальные объекты и живая природа), и любой вид сознательной деятельности.
Об этом, в частности, свидетельствует Берталанфи, который утверждает, что разработку научных основ теории систем следует начать с изучения систем в живой природе и окружающем мире с целью выявления более общих, фундаментальных закономерностей, которые можно положить в основу дальнейшего развития науки о системах.
Несмотря на критику этой точки зрения, заслуга Берталанфи состоит в том, что он взял за основу биологические системы и, в конечном счете, социальные системы. Они по своей сложности превосходят все рассматриваемые ранее системы, но подчиняются общим законам.
Все это, очевидно, было бы правильно, если бы не существовало естественных и других, например, логических или мыслительных (системное мышление) систем.
Как это работает можно проследить на примере космических систем.
Существует, допустим, энергетическая среда, которая имеет два знака: положительный и отрицательный. Среда одного знака формирует ядро будущей космической системы. У этого ядра образуется поле тяготения для энергоносителей одного знака и поле отталкивания для энергоносителей другого знака. Энергоносители разных знаков под действием центростремительной и центробежной сил перемещаются в разные стороны от ядра. При равенстве центростремительной и центробежной сил образуется нейтральная зона, которая является орбитой для более мелких объектов других видов энергии (планеты, спутники). Это уже структура космической системы, элементы которой взаимодействуют, благодаря энергетической среде, как источнику энергии. Вращение орбитальных элементов вокруг ядра – это и есть циклическое функционирование.
Общие признаки и свойства естественных систем.
Для любой системы всегда необходимо наличие источника энергии, механической основы, материального предмета и процесса сознательного управления. Система всегда и представляет собой четырехмерное образование. У каждого из этих структурных образований имеются свои свойства и законы. У множественных структур есть свойство целостности и закон сохранения. У комплексов – свойство симметричности и закон единства и борьбы противоположностей. У трехмерных структур – свойство иерархичности и закон перехода количества в качество. У систем – свойство цикличности и законы отрицания.
Если ни один процесс сознательной деятельности любого человека или субъекта невозможно осуществить без источника энергии, механической основы, материального предмета труда и сознательного управления процессом, то такой же аналог существует у естественных систем.
При изучении одной математической модели изучается целый класс описываемых ею явлений. Именно этот изоморфизм законов, выражаемых математическими моделями в различных сегментах научного знания, вдохновил Людвига фон Берталанфи на создание «общей теории систем». В этом изоморфизме законов похожесть структур разных областей знания в их моделировании.
Естественные науки, философия и математика являются неотъемлемым содержанием интеллектуальной системы. Тем не менее математики часто пренебрегают философией. И это не случайно. Очевидно, это связано с тем, что философия не является системой, так как плохо объясняет функционирование естественных систем. Поэтому она мало чем может помочь математикам при построении своей системы.
Математики построили величественное здание науки, но, как и в любом большом сооружении, фундамент и каркас требуют особого внимания. Для того чтобы наука могла развиваться устойчиво, необходима более прочная система, которая бы опиралась на законы природы. Ведь математика, несмотря на свою мощь, как бы сама по себе не существует: она должна быть связана с философией и физикой, иначе её мощь не будет полной. Как отметил Михаил Ломоносов: «Математика – царица всех наук, но служанка физики». В свою очередь, Цицерон прекрасно выразил роль философии в этой связи: «Философия – мать всех наук». Математика не только дитя философии, но и служанка физики, ведь именно её законы помогают нам описывать реальный мир, делая наши математические модели полноценными и осмысленными.
Закономерности построения искусственных систем.
Что общего у искусственных и естественных систем? Ответ на этот вопрос могла бы дать общая теория систем. Но, к сожалению, существующие интерпретации этой теории не дают ответа на этот вопрос.
Если управление является процессом регулирования какой-то сознательной деятельности, то в естественных системах осуществляется процесс саморегулирования. В тех и других системах существуют определенные структуры, и в тех, и в других системах существуют определённые структуры и циклические процессы, которые возможны только при наличии источника энергии.
Как происходит саморегулирование в естественных системах?
Энергоносители одного знака с ядром в поле тяготения падают на ядро и увеличивают его энергию. Происходит это до тех пор, пока энергия ядра не достигнет предельного значения, необходимого для устойчивого вращения ядра. При превышении этого предела излишек энергии выбрасывается из ядра в направлении оси вращения. Это волна определенной длины со свойствами ядра, которая называется квантом. Процесс накопления и излучения энергии представляет собой цикл, в течение которого и происходит саморегуляция.
Все элементы определения систем налицо. Космическая система – это саморегулируемый объект. У него есть структура: ядро, планеты и спутники, которые взаимодействуют между собой. А это взаимодействие и циклическое функционирование обеспечивается источником энергии из окружающей среды.
Общей схемой построения всех систем является десятирица или как ее еще называют «четверица». Это еще не система. Система образуется из двух обратных десятириц, как конусных пирамид, соединенных основаниями.
Построением искусственных систем по законам естественных систем занимается системология, известная как общая теория систем с её системными методами: системным подходом, системным анализом, системным синтезом, системотехникой.
Системотехника на практике по-разному называется, имея один и тот же смысл, но в данном случае выбрано название, которое унаследовало первичный смысл слова «техника», как умение пользоваться системными методами.
Преимущества системных методов в том, что используют чётко ограниченное количество математических моделей для описания чрезвычайно сложных реальных систем, особенно, искусственных. При этом необходимо иметь в виду, что Природа развивает естественные системы от энергетической среды до человека, который параллельно развивает науку по тем же принципам. Завершается это естественное развитие системологией, с которой начинается создание искусственных систем.
В системах наук первого и второго уровней чётко прослеживается аналогичность наук: естественные науки – физика, механика, химия, биология, философия – материализм, диалектика, логика, методология, математика – множества, комплексы, векторы, тензоры, системология – системный подход, системный анализ, системный синтез, системотехника.
Общее определение систем.
Существующие определения, как правило, носят описательный или прикладной характер и не затрагивают онтологические основания систем. Для многих эти понятия слишком сложное и они хотели бы что-нибудь попроще.
Но дело в том, в природе существуют разные по сложности структуры. Поэтому, как бы нам ни хотелось чего-нибудь попроще, ничего не получится, всё-таки система имеет самое сложное строение.
Исходя из всего вышеизложенного, можно сформулировать наиболее общее определение системы.
Система – это целостный четырехмерный саморегулируемый или управляемый объект, трехмерные структурные элементы которого взаимодействуют, обеспечивая его циклическое функционирование, благодаря наличию источника существования.
Установив онтологические признаки системы, показав их универсальность для естественных и искусственных объектов и дав всеобщее их определение, можно перейти к рассмотрению способов сознательного применения этих закономерностей. В отличие от естественных систем, формирующихся и развивающихся спонтанно, искусственные системы создаются целенаправленно, что требует особого метода их построения и анализа.
Системный подход к построению управляемой системы.Управляемая система является частным случаем системы и подчиняется тем же фундаментальным законам, что и естественные системы. Отличие заключается в наличии субъекта управления, который сознательно формирует структуру системы, определяет цели её функционирования и способы их достижения.
Системный подход представляет собой метод переноса законов организации и функционирования естественных систем в область проектирования и эксплуатации искусственных систем.
Системный подход – понятие довольно распространённое, о чём свидетельствует около семи миллионов ссылок в интернете. Довольно часто этот термин используется ради «красного словца» без понимания его смысла. Между тем надо понять, что это метод не самого исследования, а только подготовки к нему. Это помогает убрать туманность.
Системный подход – это систематизированная подготовка к исследованию.
Авторство (титульный лист научного отчёта),
Предмет, цели, задачи, метод,
Обзор известной информации,
Восхождение от конкретного субъекта до среды его существования.
Это своего рода настройка: сначала фиксируются рамки, затем собирается база знаний и лишь потом осуществляется восхождение от частного к общему. Основой является Природа, конечным развитием которой является наиболее сложная и совершенная естественная система, которую представляет конкретный человек или совокупность людей, объединённых в творческий коллектив.
Системный подход начинается с названия и указания на конкретное авторство исследования и организации, которую представляют автор или авторский коллектив, обладающий интеллектуальным уровнем, необходимым для выполнения данной творческой работы с соответствующим названием. Указывается также место и время выполняемой работы.
Вторым этапом системного подхода является конкретизация объекта исследования, формулируется цель, ставятся задачи и выбирается метод исследования. Следующим этапом системного подхода является выяснение того, что известно об объекте исследования и критическое осмысление имеющейся информации. Заключительным этапом системного подхода является выбор среды существования объекта исследования с максимально возможным количеством элементов.
Системный подход рассматривает любую управляемую систему, в том числе экономику не как изолированное изобретение человека, а как закономерное продолжение эволюции естественных саморегулируемых систем. Он опирается на знания о структуре и развитии природы – от элементарных объектов до человека как наиболее сложной саморегулируемой системы.
Системный подход, помимо установления авторства и формулирования целей и задач, обобщает результаты анализа информационных источников о законах образования и развития естественных систем. При этом выделяются источники информации, имеющие непосредственное, косвенное и случайное отношение к объекту исследования, в данном случае, к экономике. Источники информации каждой из групп воспринимаются автором как положительные, спорные и отрицательные с оценкой их признания по количеству: единичных, немногочисленных и общепринятых. Эти сведения накапливались веками в различных науках и философских традициях.
Античная философия уже ставила вопрос о цели и структуре природных форм искусственных систем. В частности, Аристотель различал «экономику» – как искусство разумного ведения хозяйства – и «хрематистику» – как стремление к накоплению богатства ради самого богатства. Он же ввёл представление о телеологическом устройстве природы: любая система развивается к своей цели, формируя внутреннюю структуру и порядок.
Натурфилософия Нового времени и последующие естественные науки описали основные уровни организации материи.
Физика выявила фундаментальные элементы и их взаимодействия, принципы сохранения энергии и энтропии.
Химия показала, как из простых элементов формируются устойчивые комплексы с новыми свойствами.
Кибернетика, заложенная Норбертом Винером, ввела представления об управлении, обратной связи, саморегуляции и устойчивости. Она показала, что и живые организмы, и технические, и социальные системы подчиняются единым законам управления.
Биология, начиная с Дарвина, раскрыла эволюционные механизмы развития живых систем: воспроизводство, наследственность, отбор, адаптация.
Общая теория систем, сформулированная Людвигом фон Берталанфи, обобщила эти знания и предложила рассматривать любую систему – физическую, биологическую, социальную – как целостный объект, обладающий структурой, функциями, связями и целями.
