скачать книгу бесплатно
Неустроенность и мета-системный переход
Эволюция::«процесс/изменения» – «физическая эволюция вселенной» это всеобщее явление, но мы всё-таки разделим её на отдельные варианты:
• Биологическая эволюция. Усложнение[6 - https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115)] идёт от молекул к клеткам, от клеток к организмам, от организмов к популяциям и т. д.
• Меметическая эволюция. Это эволюция понятий-мемов (meme[7 - https://en.wikipedia.org/wiki/Meme (https://en.wikipedia.org/wiki/Meme)], образовано так же как ген – gene, и не путайте с интернет-мемами), которые живут как в символьных локальных представлениях (одно место – один символ), так и в коннекционистских[8 - https://en.wikipedia.org/wiki/Connectionism (https://en.wikipedia.org/wiki/Connectionism)] распределённых представлениях/distributed representations (а в последнее время добавились distributional representations[9 - https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2019.00153/full (https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/frobt.2019.00153/full)]), например, в нейронных сетях (в головах людей, в системах AI на базе больших языковых моделей – это всё нейронные сети разного вида). Например, понятие-мем (иногда при обсуждении меметики говорят «идея», иногда даже «мысль») о том, что «если кошка перебежала тебе дорогу, то это нехорошо». Эта очень странная идея/мысль путешествует по мозгам, как вирус (повторяет себя, реплицируется), и почему-то не умирает окончательно: обязательно находится какой-то ещё один мозг, в котором живёт эта идея. Или идея Ньютона, что массивные тела притягиваются друг ко другу силой гравитации, эта идея тоже не умирает, хотя Эйнштейн выдал идею получше: никакой силы гравитации и в помине нет, а есть искривление пространства-времени массами. Эта идея тоже живёт, на её основе мы имеем GPS навигацию, но она не вытесняет полностью идею Ньютона про силу гравитации. Впрочем, современные рыбы тоже не вытеснили эволюционно древнюю рыбу латимерию, хотя остальные древние рыбы давно вымерли. Природа этих явлений та же, что в биологической/дарвиновской эволюции репликация какой-то информации между нейросетями в техно-эволюции в меру точная, но иногда проходит с мутациями. В одном случае эволюционируют гены (получаются разные организмы, их сложность и разнообразие растут, но простые виды не исчезают окончательно), а в другом случае – эволюционируют мемы (получаются разные теории/объяснения, их сложность и разнообразие растёт, но простые теории/объяснения не исчезают окончательно). Эволюция (дарвиновская и техно-эволюция) вполне физична, но она связана с тем, что накапливается информация на каких-то носителях, эта информация реплицируется – и надо глядеть первоисточники, на которые указано в нашем курсе, чтобы разобраться. Этот материал в курсе будет не столько разъясняться, сколько использоваться. В какой-то момент студенты не выдерживают, и смотрят в первоисточники – и формируют таки у себя физический, а не «общебытовой» взгляд на эволюцию.
• Техно-эволюция. Мутации технических систем производят главным образом люди путём изобретений (догадываются, что для получения какой-то функции::поведения в функциональных объектах можно использовать какие-то конструктивные объекты как аффордансы/«подходяшки»), и мы имеем развитие электротранспорта, робототехники, водопроводов, небоскрёбов и смартфонов, хотя вилка-ложка-нож, лопата и молоток остаются довольно давно неизменными, разве что существенно улучшены материалы, из которых они изготавливаются, да и само изготовление стало существенно дешевле. Важно, что техноэволюция использует сейчас существенно цифровое/дискретное (то есть с точной репликацией) символьное представление описаний систем.
В нашем курсе мы не будем касаться механизмов эволюции, при этом мы уже упоминали в разделе курса «2. Наш вариант системного мышления: третье поколение» в подразделе разделе «Варианты системного подхода» достаточно материалов, чтобы пытливые студенты могли разобраться в физической природе происходящего (и лучше бы не оттягивать это знакомство).
Основная идея в современном взгляде на эволюцию – это что явление неустроенности/неустаканенности/frustrations ведёт к огромному разнообразию квазиустойчивых конфигураций (наборов вариантов подсистем, вариантов конструкции) эволюционирующих систем, причём каждая из этих конфигураций квазиоптимальна, а переход между квазиоптимумами невероятно лёгок и поэтому общий набор конфигураций самых разных систем оказывается неустойчивым, неравновесным.
Нам понятие неустроенности потребуется для того, чтобы обсуждать разные варианты эволюции (и не путайте с психологическими «фрустрациями», в английском языке это слово имеет множество значений, да и оригинальный термин был – geometrical frustration[10 - https://en.wikipedia.org/wiki/Geometrical_frustration (https://en.wikipedia.org/wiki/Geometrical_frustration) – и посмотрите на видео, которое очень хорошо объясняет суть этой «неустроенности/неустаканенности».], никакого отношения к мыслительным затруднениям, речь идёт о физическом явлении).
В упомянутой статье «Physical foundations of biological complexity»[11 - https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115)] понятие неустроенности поясняется следующей иллюстрацией:
Она показывает, что у эволюционирующих систем в каком-то определённом смысле есть память (физики говорят про системы с памятью «не эргодические[12 - https://ru.wikipedia.org/wiki/Эргодичность (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%80%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C)]», они не хаотично блуждают по всем своим состояниям), они запоминают конфигурацию «оптимума выживания». Но в реальной ситуации память не запоминает найденное конфигурационное решение намертво, ибо существует очень много разных конфигураций системы, у которых примерно одно и то же квазиоптимальное «соответствие нише»/fitness, между которыми очень маленькая разница в «оптимальности». Конечно, есть самые разные конфигурации систем, которые не смогут выжить, и их большинство, но и конфигураций, в которых системы выживут, предостаточно, и они очень мало отличаются друг от друга.
В приведённых картинках это не одна конфигурация с безусловной принадлежностью к квазиоптимуму, а остальное – не выживет, а огромное количество конфигураций, которые эволюция может проходить в ходе бесконечных мутаций. И ни одна из этих конфигураций не будет окончательной, «целью и итогом эволюции»! Эволюция тем самым оказывается бесконечной, хотя и является хорошо описываемым процессом оптимизации конфигурации какой-то системы.
Скажем, вы приходите в магазин смартфонов и видите одновременно сотню очень похожих друг на друга моделей, все из которых находят какой-то рыночный спрос. Это и есть проявление эволюции: огромное разнообразие более-менее выживающих в разных экологических нишах[13 - https://ru.wikipedia.org/wiki/Экологическая_ниша (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F_%D0%BD%D0%B8%D1%88%D0%B0)] (в нашем случае – техно-экологических нишах, то есть техно-ценозах, а не биоценозах) конфигураций (то есть наборов вариантов подсистем, вариантов конструкции) каких-то эволюционирующих систем. Это разнообразие и неустроенность как множество вариантов конфигурации, каждый из которых квазиоптимален, поэтому переходы от одного варианта к другому почти незаметны в части оптимальности включения в нишу, верны для всех видов эволюции – био, мемо, техно. Ну, и время от времени случаются скачки в уровне оптимизации. Скажем, мобильные телефоны были заменены на смартфоны – «нарисованная тастатура» оказалась лучше, маленькие размеры телефонов заменились на «лопаты» больших размеров – большой экран оказался лучше. Динозавров уже нет, хотя когда-то оптимальными были именно динозавры. А сегодня нет старых мобильных телефонов, хотя когда-то оптимальными до 2007 года (выпуск iPhone) были именно они.
При этом нужно аккуратно обращаться с типами связанных с эволюцией понятий. Скажем, реплицирующиеся в нейросетях мемы могут пониматься и как гены из генома, то есть части наследственного материала (гены физичны! Это буквально физические части молекул ДНК), и как реплицируемая в ходе обучения нейросети информация, то есть не быть материальными. Но тут помогают ходы, в которых мем может быть рассмотрен как «элементарная программа», базирующаяся на физической аппаратуре нейросети (например, на мозге) – это рассмотрение близкое к рассмотрению мастерства, как системы из запрограммированной на выполнение метода части физического мозга. В других школах мысли мем – это информационный объект, описание для программирования мозга.
При этом даже с биологическим геном есть разночтения: классическое понимание гена в том, что он физичен (часть ДНК), но используют понятие «ген» часто не как собственно «ген»::система, а как «информация, закодированная геном»::описание (например, так можно использовать и слово «мастерство» – не то, что умеет выполнить агент, а «описание метода, которое содержит в себе агент»).
В любом случае, разбирайтесь по контексту, с каким типом вы имеете дело: геном и мемом как информацией или геном и мемом как физическими объектами. С «мастерством», «программой» и прочими объектами такого сорта (алгоритм и универсальный вычислитель/computer для его выполнения, «расширенный/обобщённый на изменения/трансформацию физического мира алгоритм» из метода работы и универсальный создатель/constructor с инструментарием для его выполнения) – то же самое, будьте осторожны в присваивании типа, разбирайтесь с контекстом, в котором употреблён термин.
Скажем, вы легко поменяете описание метода (например, поменяете учебник игры на рояле с учебника для классической музыки на учебник для джазовой музыки), это просто заменить одно локальное/символьное представление на другое. Но вот заменить мастерство игры на рояле так просто не удастся, переучить одно мастерство на другое (одно распределённое представление на другое) не так-то просто. Заменить ген в «генах-описании» (заменить символ) – легко. А вот заменить физический ген в организме не так просто. Экземпляр физического гена будет представлен в каждой клетке организма, надо будет дотянуться до каждой клетки, или прицелиться точно в замену гена в зиготе (помните ещё школьный курс биологии, что такое зигота?).
Ещё одна проблема – это понимание того, что именно эволюционирует, какая система. В биологии это проблема биологического индивида: эволюционирует геном (набор всех генов), организм с феномом (организм с набором всех проявленых свойств, определяемыми геномом), популяция (ибо для эволюции требуется самец и самка, а это уже больше одного организма – популяция), вид (все особи, относимые к виду)? Точного ответа на этот вопрос нет, и будет сразу встречный вопрос: а какой у вас проект, как вам в этом проекте удобней для того, чтобы менять мир к лучшему? Современные результаты также показывают, что бесполезно обсуждать эволюцию только одного вида, ибо эволюция всегда идёт только в контексте эволюции всех остальных видов.
Особи/индивиды/экземпляры каждого вида эволюционирующих био, социо, техно систем состоят из многочисленных подсистем и входят в надсистему, как и любые другие системы. И сложность надсистем растёт за счёт того, что в какой-то момент эти надсистемы начинают объединяться друг с другом, выполняя разные (функциональные) роли в целой уже над-надсистеме, то есть совершая очередной мета-системный переход. Это есть и в техно-эволюции (эволюции инструментария): молотки, как и микробы, живут сами по себе. Но вот телевизор, навигатор, телефон, часы, записная книжка, пульсометр и музыкальный центр как функциональные объекты (в которых важна функция, но неважна конструкция) вдруг оказались одним более сложным конструктивно устройством – смартфоном, в котором живут как подсистемы множество устройств поменьше, «приложений»::подсистем, выступающих чем-то типа органов в организме. Это вот оно и есть: какие-то из удачных для их объединения систем какого-то системного/эволюционного уровня/масштаба объединяются в надсистему – и сложность биологического, меметического, технического мира растёт.
Читаем по геометрическим неустроенностям объяснения в статье[14 - https://en.wikipedia.org/wiki/Geometrical_frustration (https://en.wikipedia.org/wiki/Geometrical_frustration) – и посмотрите на видео, которое очень хорошо объясняет суть этой «неустроенности/неустаканенности».], росту сложности биологических (и социальных! И технических!) систем из-за этих неустроенностей как происходящих от конфликтных взаимодействий на разных системных/эволюционных уровнях статью[15 - https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.1807890115)], термодинамические объяснения и математику для обоснования эволюционных процессов как процессов познания/learning и в том числе как причины появления жизни в статье[16 - https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120042119 (https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120042119)], и сами подходы к теории эволюции как многоуровневому обучению, в том числе понимание, что эволюция сама по себе многоуровневая и движется вот этими неустроенностями[17 - https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120037119 (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2120037119)]. Вот как в этих работах определены основные принципы (понимаемые как основные онтологические догадки, то есть объекты, в терминах которых можно обсуждать происходящее, «аксиоматический подход» в физике) дарвиновской эволюции, то есть эволюции жизни, где геном внутри организма. Техно-эволюция, где мемом в конструкторском бюро, а целевая система делается на заводе и не содержит в себе мемома, или меметическая эволюция, где мемом лежит где-то в форме фрагментов видео на серверах или «идей» в бумажных книгах – это тоже эволюция, там могут быть небольшие отличия в трактовках, но в целом там будут выполняться те же принципы:
1. Функция потерь/loss function. В любой эволюционной системе существует функция потерь от переменных/физических величин, зависимых от времени. В ходе эволюции потери минимизируются, эволюция – это оптимизационный (поиск минимума функции потерь) процесс.
2. Иерархия масштабов времени. Эволюционирующие системы включают множество меняющихся во времени/динамических характеристик, которые меняются на различных временны?х масштабах (с различными характерными частотами: секунды, годы, тысячелетия).
3. Разрывы частот. Характеристики, проявляющиеся на разных организационных/системных/эволюционных уровнях (уровнях системы/организации), разделены достаточно широкими (три порядка величины) разрывами в частоте.
4. Ренормализуемость. По всем уровням организации статистические описания быстроменяющихся (высокочастотных) характеристик получаются через описания медленнее меняющихся (низкочастотных характеристик).
5. Расширение свойств. Эволюционирующие системы имеют способность добавлять дополнительные характеристики, которые могут быть использованы для выживания системы и возможность исключать характеристики, которые могут дестабилизировать систему (эмерджентность для позитивных свойств и устранение эмерджентности для проявляющихся негативных свойств).
6. Размножение. В эволюционирующих системах размножение/репликация и исключение из размножения информационно-обрабатывающих единиц (IPU, information-processing units, мы их называли «агентами») может быть на каждом системном/организационном/эволюционном уровне.
7. Поток информации. Системы медленно «эволюционирующих»/меняющихся системных уровней передают информацию системам быстро меняющихся в ходе познания/обучения/learning уровней, чтобы системы быстро меняющихся уровней могли лучше предсказывать состояния как окружающей среды, так и окружения системы в целом. В центральной догме молекулярной биологии добавляют, что обратный ход информации устроен по-другому: от «быстро обучающегося организма» к медленно меняющемуся «геному» информация идёт не путём передачи, а другим механизмом: мутации и смерть организмов с неподходящими мутациями. В техно-эволюции и мутации не любые из-за неминуемых сбоев в точности репликации, а smart (с расчётным наиболее вероятным успехом, не случайные).
А вот феномены жизни, которые из них следуют:
1. Наличие единиц, обрабатывающих информацию (IPU, information processing units) как отдельных систем на всех уровнях организации, то есть какая-то автономия и устойчивость существования молекул, клеток, организмов, популяций и биосферы в целом – они как-то поддерживают свою идентичность, не растворяются в окружении.
2. Неустроенность. Цели поддержания устойчивости (NESS, речь идёт об устойчивости в неравновесной ситуации, грубо говоря, «не дать разрушиться, поломаться, рассеяться в окружении») систем разных уровней конфликтуют, и это порождает неустроенность. Неустроенности/неустаканенности бывают или пространственные (geometrical frustrations), или во времени. Так, нейрон в мозге имеет своей функцией реакцию на входящий сигнал, это означает, что он будет реагировать на этот сигнал не как хочет, а как нужно для обработки сигнала целой группой/кластером нейронов как надсистемой, в которую входит система-нейрон. Это пространственный конфликт целей: оптимизировать обработку сигнала «как попроще» в рамках самого нейрона не получится, ибо это будет конфликтовать с обработкой сигнала «как надо» со стороны как кластера нейронов, и далее по системным уровням – со стороны каких-то долей мозга, отделов мозга, далее всего мозга. С другой стороны, нейрон работает с какой-то своей частотой, в своём временном масштабе, но это может не соответствовать временно?му масштабу, в котором ему нужно работать в более вышестоящей единице организационного устройства (кластере нейронов, долей и отделов мозга, мозге). И пространственные, и временны?е неустроенности не могут быть устранены полностью, но в рамках какого-то оптимального баланса может быть достигнуто локальное (не глобальное!) устойчивое неравновесное состояние – поиск этого устойчивого неравновесного состояния (NESS) и есть познание/обучение/learning эволюционирующей системы.
3. Иерархия системных уровней. Если система эволюционирует, то у неё с необходимостью будет множество системных уровней (рост сложности в ходе эволюции неизбежен).
4. Субоптимальность (near optimality). Для сложных многоуровневых оптимизаций можно использовать только стохастические методы, которые не гарантируют как устойчивость решения (то есть при попытке повторить будет получаться слегка другой вариант), так и нахождение глобального минимума (будут получаться не абсолютно оптимальные варианты, а просто более оптимальные, чем многие другие – но сравнимые с другими возможными к нахождению вариантами). В биологических системах через 4 миллиарда лет эволюции это проявляется в том, что всё уже более-менее оптимизировано, поэтому изменения в системах чаще всего ведут к ухудшениям, очень редко к улучшениям и в общем случае вообще ни к чему не приводят, ибо не так далеко уж уводят от уже найденного локального минимума потерь. Изменения, приводящие к переходу на локальный (никогда не глобальный, он недостижим принципиально) очередной уровень минимума потерь, крайне редки.
5. Разнообразие субоптимальных решений. Есть огромное конструкционное/конфигурационное разнообразие систем, для которых функция потерь субоптимальна и имеет очень близкое значение. Это само по себе свойство неустроенных систем, при этом неустроенные системы неэргодичны[18 - https://ru.wikipedia.org/wiki/Эргодичность (https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D1%80%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B8%D1%87%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%8C)], то есть они имеют какую-то память и поэтому эволюционные их пути скорее расходятся, чем сходятся. Конструкционное разнообразие неустроенных систем растёт, и все они имеют очень близкие значения функции потерь.
6. Разделение фенотипа и генотипа. Критически важным в феномене жизни оказываются два нарушения симметрии: а) «цифровая» с дискретными значениями, стабильная, медленно обновляемая память и по большей части аналоговые системы обработки информации и б) информационный поток между IPU/системами разных уровней как прямые «инструкции» генотипа фенотипу, а фенотип не может изменить генотип прямо, и изменения идут через мутации. Пример тут – «центральная догма молекулярной биологии», что информация идёт от ДНК к белку, но не наоборот. В компьютерной архитектуре то же самое: в архитектуре фон Неймана память отделена от центрального процессора, и поток инструкций идёт из памяти в процессор. И если речь идёт о любой более-менее сложной «информационной системе»::система, то память::подсистема как-то отделяется от процессора/обработчика::подсистема.
7. Размножение. Существование долговременной цифровой памяти (например, ДНК или РНК для генома) даёт возможность стабилизации IPU/систем – если бы памяти не было, то каждый раз приходилось бы информацию о стабильной системе получать эволюцией заново (и помним, что эволюционные процессы сразу обсуждают шкалу времени минимум на три порядка более медленную, чем возможная скорость нарушения обсуждаемой стабильности, там ведь «поколения»), но вместо этого она просто копируется. Цифровость/дискретность вместо аналоговости в памяти должны быть достаточно выражены, чтобы не накапливалась ошибка при многократном размножении/репликации, если точность репликации недостаточна, то жизнь не получается. На данный момент только биосфера представляет собой механизм передачи информации об устойчиво существующих системах, который не сломался за примерно четыре миллиарда лет.
8. Естественный отбор. Дарвиновская эволюция по принципу естественного отбора возникает из комбинации всех принципов и феноменов жизни, которые были описаны. IPU отличаются от среды и друг от друга, они разнообразны, они стабильны и содержат в себе кроме обработчиков/процессоров информации ещё и цифровую память (геном), а ещё они могут размножаться, сохраняя эту память (передавая геном потомству). Стабильность наиболее удачных/стабильных IPU при этом будет потихоньку расти, они будут чаще встречаться. Менее удачные/стабильные (с высокой функцией потерь в результате накопившихся мутаций) будут исчезать. Ключевая особенность дарвиновской эволюции: генотипы размножаются, но это размножение ограничивается откликом от окружающей среды, передаваемой через фенотипы (которые либо далее успевают размножиться, либо не успевают, уж какими свойствами их снабдил для этого генотип). Похоже, что этот феномен присущ главным образом биологической жизни, а не любой эволюции.
9. Паразитизм. Паразиты и совместная эволюция паразитов и хозяев повсеместны на множестве организационных уровней и являются неотъемлемой чертой эволюции жизни. Паразиты высоковероятны, а высокоэффективная иммунная система дорого стоит в части затрат энергии. В краткосрочной перспективе паразиты вредны, а в долгосрочной перспективе полезны, ибо являются источником новых функций в хозяине, от паразитизма возможен переход к симбиотическому существованию и даже полной интеграции. Паразиты и хозяева могут быть одноуровневыми (паразиты-организмы живут на хозяевах-организмах), но могут быть и транс-системны (генетические элементы паразита паразитируют на геноме организма или клетки-паразиты паразитируют на многоклеточных организмах хозяина). Этот феномен тоже вроде как присущ главным образом биологической жизни, но не техно-эволюции (впрочем, хакеры могут не догадываться о таком замечании, а их работа имеет и теоретическое обоснование[19 - https://ailev.livejournal.com/1622346.html (https://ailev.livejournal.com/1622346.html)]).
10. Программируемая смерть является неотъемлемым свойством жизни. И это относится к биологической эволюции, не факт, что это нужно соблюдать, когда мы рассматриваем другие виды эволюции (скажем, техно-эволюцию).
Тем самым запоминайте и постарайтесь учесть в мышлении:
• Мета-системные переходы по линии увеличения наблюдаемых системных уровней появляются в ходе эволюции. Рост числа системных уровней происходит из-за неизбежных неустроенностей между системными уровнями, выживают только какие-то конфигурации систем, наиболее точно решающие задачу многоуровневой (а не одноуровневой!) оптимизации, и появление более высоких системных уровней увеличивает устойчивость полученных решений. Самый успешный на своём системном уровне (например, раковая клетка печени очень успешна! Она размножается без ограничений!) может вымереть из-за того, что не учтена многоуровневость оптимизации конфигурации. Империи, которые растут как раковые опухоли, неминуемо распадаются, ибо будут встречать сопротивление с более высокого уровня и более низкого уровня (оптимизация многоуровневая!), а устойчивого состояния страновых границ не будет никогда: эволюцию не остановишь, её суть как раз в нахождении этих концептуальных новаций, увеличении разнообразия видов в ходе естественных мутаций в биологической дарвиновской эволюции, или в ходе инженерных изобретений при меметической (например, социальной, культурной) или техно-эволюции (технических систем). Страны тут такой же объект, как и любой другой, многообразие видов стран будет только расти.
• Для каждого мета-системного перехода между системными уровнями внимание рассматривает новые свойства систем каждого уровня за счёт эмерджентности, поэтому меняются методы работы с этими системами, язык разговора об этих системах, дисциплины/теории/объяснения функций/методов работы этих систем. Нельзя функции/методы работы этих систем объяснить в терминах функций/методов работы надсистемы (грех холизма, работу человеческого организма нельзя объяснить политическими теориями или даже теориями семейной жизни – это теории более высоких системных уровней), нельзя функции/методы работы этих систем объяснить через методы работы подсистем (грех редукционизма, нельзя работу человеческого организма в целом объяснить через понятия кардиологии или проктологии). Это означает, что нельзя слишком центрироваться на переносе свойств людей на системы других уровней: нельзя обсуждать работу человеческих органов так, как будто это маленькие люди, нельзя объяснять происходящее в международной политике так, как будто страны – это такие огромные люди. Отслеживайте, что вы используете адекватный язык обсуждения, меняйте объяснительные теории при переходе с уровня на уровень. Например, у города не может быть инфаркта, но у отдельных людей в нём – может быть, страна не может «обидеться», но обижаются в стране отдельные люди – особенно часто застревание происходит на уподоблении самых разных систем человеку. И «организация» – это будет «лицо» навроде человека, и смартфон, и город, и страна. Отслеживайте такое и у себя в мышлении, и в других, деантропоморфизируйте по возможности и учитывайте наличие многих системных/эволюционных уровней/масштабов.
Нужно также отметить, что математические описания физических процессов, познания/learning и эволюции удивительно похожи. Мы уже говорили о том, что математика задаёт набор удобных понятий для типизации, а физика задаёт набор функциональных объектов, удобных для описания взаимодействий в физическом мире. В рамках исследований с использованием физики и математики происходит довольно жёсткая проверка (сначала логикой и рациональными рассуждениями, а потом и экспериментом) того, что поведение математических объектов в мысленных экспериментах соответствует поведению физических объектов, взятых как функциональные объекты по отношению к конструктивным/материальным объектам. При этом будет использован принцип 4D экстенсионализма: физический рассказ про мир в терминах функциональных объектов из учебника физики типа «физическое тело» и рассказ про мир в терминах учебника предметной области, где вместо физического тела будет какая-нибудь «ракета» позволяют отождествить мир учебника физики и мир жизни.
Посмотрите пример таблицы, которую сделали на базе сравнения похожести математических описаний в термодинамике, теории нейронных сетей (глубокое обучение/deep learning) в машинном обучении и теории эволюции[20 - https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120042119 (https://www.pnas.org/doi/full/10.1073/pnas.2120042119)]:
Близость формул, которые описывают явления термодинамики, познания как обучения нейронных сетей и эволюции показывает, что термодинамика, познание/learning, эволюция – это всё разные описания разными словами примерно одного и того же набора закономерностей, одного и того же процесса, происходящего в природе. Тем самым системное мышление, которое обсуждает эволюционно появляющуюся многоуровневость и разнообразие в чём-то стабильных систем (удерживающих NESS, их называют «системами» или «агентами», или «IPU»), пригодно для мышления об очень широком классе жизненных явлений.
Системный подход против и редукционизма, и холизма
Системный подход (подход/approach – это перенос разработанного в физике понятия «система» на другие области, прежде всего биологию) появился как раз для того, чтобы бороться с редукционизмом – попытками описания сложных объектов без выделения системных уровней и связанных с ними системных эффектов (эмерджентностей). Поскольку редукционисты не выделяют отдельных системных уровней, они ведущий метод/функцию и его дисциплину/теорию/объяснение какого-то более низкого системного уровня (частей системы, иногда это много уровней вниз от уровня рассматриваемой целой системы) выпячивают как средство объяснения поведения всей системы в целом. Так, поведение человека редукционисты могут объяснять химическими и электрическими процессами, которые проходят в мозгу между основными клетками мозга, нейронами. Верно ли это? Да, это верно, математически абсолютно верно! Но совершенно бесполезно! Помним про «хвост стада»: трудно понять, какие операции можно делать с подсистемами на несколько уровней ниже, если обсуждать свойства текущего уровня. Хотя, конечно, можно как-то оттрассировать/отследить, как какие-то свойства системы следуют из свойств её подсистем, причём эти свойства при переходе на каждый уровень подсистем с увеличением числа уровней отслеживать будет труднее и труднее. Скажем, можно ещё отследить, что «кирпичные дома обычно теплее, чем панельные», если заметить, что железобетонные армированные панели прочные и поэтому тонкие, а кирпичей приходится класть много и стенки там толще. Но если тянуть эту линию дальше на много системных уровней к материалам – обожжённой глине, бетону и арматуре, то объяснение становится запутанным. Без «панели» и «кирпича», без «стен» (системы промежуточных системных уровней) объяснения не получатся.
Поведение текущего уровня в системном мышлении объясняется взаимодействием систем многих системных уровней вверх и вниз от текущего, что не снимает тезиса «упрощенчества» при каждом переходе от более верхних уровней к более нижним в целях объяснений. Но системный подход не случайно выбирает системные уровни для подобных объяснений, а берёт устойчивые (хотя и неравновесные, NESS) физические объекты в качестве используемых для объяснений систем, и ещё строит объяснения принципиально многоуровнево/многомасштабно – и при этом не пропускает системные уровни, чтобы не впадать в редукционизм.
В классическом редукционизме никаких многих системных уровней в объяснениях нет, а отсылки идут только к нижележащим уровням. В редукционизме нет никаких интеллектуальных средств для предотвращения объяснения поведения человека даже не поведением нейронов его мозга, но вообще квантово-химическими процессами с участием электронов и элементарных частиц атомных ядер, которые лежат в основе химических процессов, или наоборот – клеточными процессами, для которых основой служат химические процессы с клеточными молекулами. Ещё очень модны объяснения, как работа гормонов на уровне биохимии влияет на поведение человека (человек в целом – это же много-много системных уровней выше уровня биохимии происходящего в мозгу). Конечно, биохимия работы мозга влияет на поведение человека, но связь эта настолько неочевидна, что требуется много системных уровней для её прояснения: предмет разговора меняется на каждом системном уровне, этими уровнями занимаются разные деятельностные роли, знания эти описаны в разной литературе. Так что огромное количество поп-психологической литературы, объясняющей низкоуровневыми нейрофизиологическими механизмами поведение человека только вводит в заблуждение, ничего не объясняет, не даёт оснований для надёжной работы по изменению поведения человека по образцу инженерной работы. Поп-психология на то и поп-психология, что не следует строгим стандартам мыслительной работы, а только даёт ощущение «объяснений». Почему ракета летит? Потому что в ней окисляется топливо! Почему мозг понимает текущие строчки? Потому что в нём срабатывают нейроны! Всё это правда, но бесполезная для содержательной и точной инженерной работы правда. Чтобы эта правда была полезна и точна для инженерной работы, нужны многоуровневые (в плане системных уровней) рассмотрения, и в них не должны пропускаться рассмотрения высоких уровней, не должен проскакивать редукционизм.
Не будем всё происходящее с человеком сводить только к мыслительной работе, у человека есть ещё и выход в физический мир через телесную работу. Танцевание, как одно из возможных поведений человека (другие поведения – жизнь, отдых, труд), можно «объяснять» в кавычках, редукционистски, как набор химических процессов между молекулами в клетках мышечной ткани человека, или даже как набор движений сотен мышц. Можно даже при этом упоминать, что мышцы управляются мозгом, а в ходе танцевания (жизни, отдыха, труда) задействуется и спинной мозг. Но эмерджентности именно танцевания (свойств, присущих танцору как роли агента, когда он танцует – выразительность, эстетичность, набор фигур, характерные позы) в этом не будет, не будет обсуждения танцора и его поведения (танцевания). Все эти редукционистские описания танцевания как мышечной работы будут формально-логически верны, но это будут редукционистские описания, сводящие эмерджентные свойства к свойствам частей системы, в том числе свойствам частей, лежащих на много системных уровней ниже, чем уровень, удобный для описания обсуждаемого эмерджентного свойства.
У коровьего стада есть хвост (коровы Маргариты), но обсуждая этот хвост, стада не обсудишь. Обсуждая мышцы и спинной мозг, танцора не обсудишь! Для обсуждения танцора в ходе танцевания (а Вася Пупкин если не танцует, то и не танцор – когда Вася Пупкин обедает, то он «едок», когда лечится – «пациент», а танцор – только когда танцует) нужно и движение мышц описывать, и работу всего тела в разных «неравновесных балансах», и использование в движении всего тела инерции частей тела (голова – это 5.4кг, если махнуть как следует головой – то тело улетит за ней примерно так же, как улетит за арбузом с подобным весом), и принципы танцевального стиля (и тут надо будет задействовать эстетику, а ещё стиль культурно-обусловлен), и как эти принципы воплощаются в отдельных движениях (лексика танца), и как эти движения собираются в целый танцевальный перформанс/исполнение танца (хореография – тут), и почему танцевания подобного рода повторяются в разных сообществах мастеров танцевания (скажем, почему танго танцуют в самых разных местах на планете, и вы можете узнать, что это танго, и люди-агенты, которые его танцуют, как-то принимают решение научиться танцевать и становятся мастерами танго – это мы уже обсуждаем уровень сообщества, много выше уровня мышц!). Каждый шаг этого обсуждения делается с отдельными объектами, объяснить «как устроен танцор» через «мышцы и нервы» нельзя, поведение танцора невыразимо через поведение «мышц и нервов». Если вы описываете устройство городского квартала, то вам нельзя описывать его через расположение и форму кирпичей, и даже стен в зданиях. Надо описывать квартал через расположение и форму зданий и дворов, газонов и скверов, пустырей и проезжих частей дорог. Кварталы, танцоры, стада – надо быть внимательным, на каком «системном уровне»/«уровне частей объекта» мы пытаемся описать поведение той или иной системы как целого.
Редукционистские методы (описание стада в терминах хвостов и рогов, а не коров) всё-таки работали, но работали плохо. Если редукционисты случайно угадывали удобный системный уровень (танцор как задействующий методы удержания постуры/«танцевальной осанки», танцевальных шагов в ритм, занятия каких-то положений в паре, если это парные танцы, квартал как состоящий из зданий и дворов, стадо из коров и быков) – редукционистские методы работали, а если не угадывали (танцор из мышц и костей, квартал из кирпичей и травинок на газонах, стадо из ушей, ног и хвостов), то ничего хорошего не происходило. Со стороны это выглядело как «редукционизм – благо!» (и перечисление удачных случаев) и «редукционизм – вред!» (и перечисление случаев неудачных).
Классический пример первых систем, на которых оттачивался системный подход в момент его становления в виде общей теории систем Ludwig von Bertalanffy – это цветущий луг весной. Сотня видов растений и животных, почва, оставшиеся от разлива лужи и болотца. Как обсуждать происходящие на лугу сезонные изменения? Биохимией взаимодействия всех живых клеток всех животных и растительных организмов на цветущем лугу? Понятно, что это не срабатывает, хотя формально верно – но как это интуитивно понятное «не срабатывает, хотя формально верно» перевести на уровень явного принципа? Вот тут и пригождаются понятия системных уровней и эмерджентности, и тем самым появился «системный подход», как перенос разработанного в физике понятия «система» на другие предметные области. Обсуждать такую сложную систему, как цветущий луг, стало проще. Этот сложный объект начал «помещаться в голове», мышление о нём «разлеглось по полочкам».
Эмерджентность нужно отличать от синергии – эффекта взаимоусиления свойств. Если при объединении двух компаний с небольшой прибылью мы наблюдаем, что их взаимополезность и прибыль резко растёт, то мы наблюдаем просто более сильную итоговую компанию, никакого системного эффекта/эмерджентности (появления у целого нового свойства, новой характеристики, нового предмета интереса от взаимодействия частей этого целого) нет, есть просто синергия этих исходных компаний в части старых свойств. Не появилось никаких новых свойств, просто усилились прошлые свойства. Никакого системного эффекта, никакой эмерджентности, никакого нового предмета и новых ролей, связанных с новыми свойствами объединённого в целую систему синергичных частей этого целого. Но налицо синергия: свойства усилились! Системный подход тут ни при чём.
А вот если соединить кирпичи и цемент с водой в правильной форме, то из их взаимодействия появится дом – и можно обсуждать комнаты, жильцов дома, что для обсуждения просто раствора и кирпичей просто невозможно. Кирпич в цементе и воде ничего не усиливает, ничему не способствует, цемент у кирпича ничто не усиливает, но если их взять в достаточном и правильном количестве и соединить сначала цемент с водой (получив раствор: свойства раствора несводимы к свойствам воды и свойствам цемента), а потом кирпичи с раствором, то будет дом – свойства дома будут несравнимы со свойствами кирпича, цемента и воды. И никакой синергии при этом нет, то есть нет взаимоусиления свойств цемента, воды и кирпичей при их объединении в два уровня: «кирпичи плюс „цемент плюс вода“».
В домах живут, в кирпичах не живут, даже сложенных в кучку. Хотя формально живут в кирпичах с раствором (редукционизм!), но в этих терминах трудно обсуждать жизнь. Например, у дома есть архитектурный стиль (в смысле строительной архитектуры, «визуальный образ») – модерн, барокко – а у кирпичей с раствором этого архитектурного стиля нет, его в терминах кирпичей и раствора не обсуждают, он только уже у домов в их готовой форме. Но элементы этого архитектурного стиля – это просто та или иная выкладка кирпичей, чистая правда. Это и есть редукционизм, «правда, но бесполезная правда», обсуждать дом так нельзя! Синергия (сложение частей без появления новых качеств, но изменением старых качеств частей) тем самым может обсуждаться в рамках редукционизма, а эмерджентность/системность редукционизм исключает.
Вторая ошибка, которую исправляло системное мышление – это обратный редукционизму холизм. При этом само системное мышление плохо владеющие им люди (и наверняка это унаследовано AI-агентами) относят к холистическим учениям, то есть учениям, объясняющим поведение системы поведением её надсистемы. Танцоры танцуют так, как они сейчас танцуют, ровно потому, что человечество обеспечивает существование субкультуры танцевания (и для зрителей, и для себя, и даже для друзей-подруг: танец живота в гаремах развивался именно как такое развлечение). Эта субкультура танцевания как набор мемов в головах людей (а сейчас и на других носителях – кино, видео в социальных сетях) заставляет людей танцевать ровно так, как они танцуют, а мышцы и нервы людей отрабатывают этот «приказ культуры», помогают воспроизводить танцевание как распространяющее эти мемы, никуда они не денутся, ибо «поведение нижних системных уровней полностью зависит от того, что происходит вовне их», основная мысль холизма. Для холизма танцевальная культура возникает не потому, что люди танцуют и совокупность их паттернов поведения (методов работы), перформансов и рассуждений о танцах называют культурой, но наоборот, для холизма – танцуют (феном танцевальной культуры) из-за того, что этого требует танцевальная культура (мемом танцевальной культуры) как набор всех идей/мемов/мыслей по поводу танцев и связанного с ними человеческого поведения. И для холизма идеи про постуру, танцевальные шаги в ритм, идеи про «подёргивания мышц», опорно-двигательный аппарат и его состояние в танцах объявляются несущественными. Для холизма всё это «как-нибудь само подстроится под общественный заказ» (и не спрашивайте, что такое «общественный заказ»: идеи высоких уровней, связанных с сообществами и обществами довольно мутны, хороших онтологий нет, поэтому язык больше художественный, в нём легко фантазировать, в том числе антропоморфизировать общество – и приписывать ему, например, «заказ»).
Даже не будем приводить подробных объяснений, почему чистый холизм такая же ошибка, что и редукционизм, ибо нелепость утверждений холизма вскрывается очень быстро и поэтому он реже встречается. Но тоже встречается, холизм очень распространён в гуманитарной среде. Инженеру в тепловозостроении трудно внушить, что у паровоза КПД в ходе его работы такой низкий, потому как это железнодорожные пути и вокзалы сделали его таким, а не физические процессы определяют КПД паровоза по сравнению с КПД электровоза. Но гуманитарий легко может утверждать, что танцевальный перформанс у танцора такой, какой он случился – это прямое следствие «общественной потребности». Что это такое «общественная потребность», «запросы общества» – это даже не будем обсуждать. Но слова-то привычные и не вызывают у гуманитариев вопросов. Хотя вопросы есть: что такое «потребность» у «общества» из многих отдельных людей с совершенно разными идеями по поводу танцев и не только танцев, и как она проявляется в конкретном перформансе в части работы мышц и нервов?!
Системное мышление ассоциируется с холизмом потому, что в многоуровневых рассуждениях учитывается взаимодействие уровней (включая неизбежные конфликты, которые приводят к необходимости многоуровневой оптимизации конфигураций систем всех уровней, а результатом тут будет неустроенность этих конфигураций и рост сложности систем в ходе эволюции. Системное мышление признаёт и существование вышестоящих уровней, и влияние их на нижние (влияние целого на части), как в холизме. Но в системном мышлении учитывается также и существование нижних уровней, влияние их на верхние (влияние частей на целое), как в редукционизме. Причём одновременно, и ещё на многих системных уровнях сверху вниз и снизу вверх!
В современном (третьего поколения) системном мышлении ещё и говорится о многоуровневой оптимизации всех этих влияний в ходе эволюции: ибо все эти части и целые появились такими, какие они есть, в ходе эволюции (био/дарвиновской, меметической, техно). При этом нужно рассматривать масштабы времени в тысячи раз более длинные, чем масштабы времени в ходе непосредственного взаимодействия систем в момент их использования – в танцах какая-нибудь фигура длится полсекунды, но эволюция её появления заняла годы, а иногда и десятки лет, а появление мышц и нервов агентов-танцоров на более медленно меняющихся низких уровнях заняло миллионы лет, и развитие по этой линии продолжается. Так, уже есть исполнение танца агента с шестью руками: две свои и четыре механические из рюкзака с манипуляторами[21 - https://vk.com/wall-179019873_1747 (https://vk.com/wall-179019873_1747)], эволюция танцующего агента продолжается, но это не очень быстрая эволюция.
Системное мышление и редукционистское, и холистическое одновременно. Ну, или ни редукционистское, ни холистическое. Оно снимает противоречия между двумя этими подходами к объяснению поведения систем.
Целевая система и коллективное системное мышление
Для того, чтобы как-то проводить системные (т.е. с использованием понятий системного подхода) рассуждения, нужно как-то научиться управлять фокусом своего внимания на разные системы в многоуровневом системном разбиении – и уровнях выше целевой системы, и уровнях ниже целевой системы. Системный мыслитель всё в мире рассматривает как системы, сами входящие в системы более высокого системного уровня как подсистемы, и имеющие свои подсистемы более низкого системного уровня, поэтому прежде всего нужно выделить какую-то из них, к характеристикам которой мы проявляем интерес, и пытаемся что-то в мире изменить для реализации этого интереса/предпочтения. Эта выделенная вниманием агента (субъективно! Удобным для ролевого метода работы агента способом!) система и будет целевая система (system-of-interest, буквально «система нашего интереса»). Это та в будущем успешная система, с которой мы::«команда проекта» что-то хотим делать: придумать и создать её, починить, эксплуатировать, уничтожить.
Дальше можно обсуждать любой системный уровень выше и ниже уровня, на котором расположена целевая система, но на этой системе остаётся фокус нашего::«команды проекта» внимания, системный эффект именно этой системы нас будет интересовать прежде всего. Одна камера внимания каждого агента, участвующего в проекте, всегда удерживает целевую систему, другие камеры внимания для разных отыгрываемых этими агентами ролей могут при этом бродить по разным системам других уровней и по системам цепочки создания. Но на целевой системе внимание у каждого агента закреплено хотя бы одной камерой внимания в ходе проекта всегда, про неё не забываем.
Метафора тут – полярные координаты, всё (коллективное! Не только одной роли!) мышление крутится вокруг целевой системы. Это точка отсчёта, движение внимания в системном мышлении отсчитывается от неё. Если потерялись с длинными рассуждениями среди огромного множества систем в проекте, то вернитесь к целевой системе, и дальше двигайтесь по цепочкам разных отношений (главным образом отношений композиции и создания) ко всем остальным системам. Целевая система даёт стабильность внимания самых разных ролей в коллективных проектах.
Для разных ролей целевыми системами представляются самые разные физические объекты, но в ситуации коллективной деятельности предполагается, что все роли, выполняющие методы непрерывного создания и развития целевой системы (всё, что с ней происходит с момента замысла через множество модернизаций до прекращения использования) договорились о том, какая же это система, где эти границы. Системное мышление прежде всего поддерживает не мышление одного человека, а поддерживает коллективное мышление в организации как множестве агентов, которые могут известным методом (этот метод – тот или иной вид менеджмента) распоряжаться их совокупным трудом и ресурсами. Организации – это команды проектов, предприятия/компании/фирмы, некоммерческие организации, кружки, учебные группы и прочие, где понятно «кто начальник». Если это сообщество, то скорее всего начальника нет, системного мышления вокруг одной целевой системы может и не случиться, договорённостей о том, что делаем (о целевой системе) не будет. Но если это сообщество кем-то организуется и формальное вступление в сообщество означает то, что просьбы этого организатора будут выполняться в каком-то объёме – то тут с системным мышлением всё может быть в порядке (ну, или не может быть, если люди специально ему не обучались).
Системное мышление помогает агентам (в том числе людям) договориться друг с другом о своих действиях, и прежде всего договориться о том, какая система их интересует, какая система является целевой, каковы границы (что входит, а что не входит в состав) целевой системы. Так что системное мышление – коллективное мышление, а не мышление одного агента, оно предполагает договорённости о предмете деятельности, то есть о целевой системе. Целевая система не ваша::агент, не какой-то одной роли, она общая для команды проекта, и о ней команда договаривается (в том числе в договорённостях участвуют и внешние проектные роли). Конечно, можно вообразить и задействование системного мышления одним агентом, но этому агенту придётся выполнять множество самых разных ролей, поэтому он не сможет задействовать разделение труда – высокую квалификацию в выполнении отдельных ролей. Создание сложных систем потому и возможно, что системное мышление позволяет договориться разным агентам, каждый из которых обладает высоким мастерством выполнения разных ролей – визионеров, проектировщиков, архитекторов, инженеров производственной платформы и т. д.
Целевая система обычно мыслится на момент времени её использования (operations, эксплуатации, функционирования, работы) уже в готовом виде, когда она взаимодействует со своим окружением/средой/environment и играет в этом окружении свою роль/выполняет функцию. То есть «самолёт» мыслится, когда он летит, «компьютер» – когда он считает, «мастерство» – когда выполняется работа по методу этого мастерства. Целевая система во время её создания всё-таки ещё не в том состоянии, когда она что-то делает, выполняет функцию. При создании системы мы больше думаем о функциях создателей по отношению к изменениям состояния частей будущей целевой системы, эти части меняют свои состояния и в ходе производства собираются в готовую систему, это всё «время создания». А когда думаем про целевую систему и системные уровни – это время использования/эксплуатации/функционирования/работы целевой системы.
На рисунке представлена системная (по отношениям композиции) иерархия с тремя системными уровнями, системы показаны кружками, стрелки с ромбиками показывают отношения композиции/разбиения/состава/часть-целое, целевая система показана как система 2:
Система, в состав которой входит целевая система, называется надсистема. На рисунке это система 1. Часы будут надсистемой для шестерёнки, молекула – надсистемой для атома. Целевая система имеет свою функцию (поведение с ожидаемыми результатами) в надсистеме, её функция позволяет надсистеме проявить в конечном итоге эмерджентное свойство, т.е. выполнить функцию надсистемы. Функция показа времени у часов как целевой системы в интерьере как надсистеме помогает интерьеру быть удобным для проживания.
Помним, что все системы определяются прежде всего по их функции в надсистеме, они в надсистеме играют какую-то роль. И надсистема – тоже система, ей нужно выполнять свою роль в над-надсистеме (просто на картинке эта над-надсистема не показана, но она всегда есть!).
Если целевая система шестерёнка, то шестерёнка используется в часах (входит в состав работающих часов как надсистемы), её роль «передатчик движения», назначение/функция::поведение – передача (для функций используем отглагольные существительные) в надсистеме-часах движения на стрелки так, чтобы часы могли показывать время, т.е. надсистема (часы) могла «выполнять своё назначение»/функционировать/«выполнять свою функцию»/«выполнять свою роль»/работать.
Все системы в момент эксплуатации целевой системы, которые не входят в целевую систему, называются системами в окружении (environment, среда, operation environment, рабочая/эксплуатационная среда, рабочее/операционное окружение – термин «окружение» предпочтительней, поскольку подчёркивает центральную роль целевой системы, а термин «среда» не подразумевает какого-то явного центра). Окружение – это всегда в момент работы готовой системы.
Когда целевую систему (впрочем, и подсистему, и надсистему) создают, там будет другое рассмотрение: в центре будут какие-то из систем создания, а будущие системы находятся в неработоспособном ещё состоянии «сырья», «полуфабриката». На картинке системы создания (условно изображены как оргзвено из людей) изображены отдельно от иерархии системного разбиения, это ведь вообще другое время (время создания, а не время использования/эксплуатации/функционирования/работы целевой системы, её подсистем и её надсистемы).
Частая ошибка – это считать, что системы создания (enabling systems, constructor systems) находятся в системном окружении. Нет, они не входят в системные уровни той иерархии по отношению «часть-целое», к которой принадлежит целевая система. Отношение их с целевой системой (и другими системами обсуждаемых системных уровней, то есть надсистемой, подсистемами) – отношение создания (на диаграмме оно не показано).
На рисунке одна из систем в окружении (этих систем множество!) – система 3. Например, для шестерёнки в часах таким окружением будут стрелки, тоже входящие в состав часов. А ещё в окружении могут быть какие-то системы, даже не входящие в состав надсистемы, но без которых трудно обсуждать работу/функционирование целевой системы – хотя они входят в какую-нибудь над-над-надсистему. Например, солнце, нагревающее часы и тем самым влияющее на шестерёнку (при нагреве она может поменять свои размеры, что может оказать влияние на основное поведение – точно передавать движение, что далее оказывает влияние на поведение надсистемы – точный показ времени). Окружение – это системы из состава надсистемы, над-надсистемы и т. д. Главное, что окружение – это вовне границ целевой системы и речь идёт о моменте, когда система работает и выполняет свою функцию (а не когда она задумывается, изготавливается, испытывается).
Заправочная станция для целевой системы такси, входящего в состав таксопарка как надсистемы – это система в окружении. Дорога для едущего по дороге такси – это система в окружении. Повторимся: совершенно необязательно, чтобы система в окружении была именно подсистемой надсистемы, «смежником» для целевой системы. Хотя иногда все другие (кроме целевой системы) подсистемы надсистемы для целевой системы выделяют специально, называя ближним окружением, а за пределами надсистемы системы называя дальним окружением. Для автомобильного мотора в составе автомобиля как надсистемы салон автомобиля и его колёса – ближнее окружение, это подсистемы автомобиля. А вот дорога и палящее солнце – это системы из дальнего окружения).
Подсистема – какая-то часть системы. В системном мышлении подсистемы в момент их использования рассматриваются главным образом как роли, функциональные объекты, причём только после рассмотрения окружения и определения функции целевой системы в окружении – ибо пока мы не понимаем, что должна делать целевая система, какую функцию/поведение она несёт в окружение, мы не можем ничего сказать про её состав и уж тем более не можем обсуждать конструкцию (какие там конструктивы, задействованные во время создания, играют роли выделенных подсистем). На рисунке пример такой подсистемы целевой системы показан под номером 4.
Проблема в том, что целевой системой для разных проектов может стать любая, которая будет проявлять интересную для них эмерджентность, нужный для них системный эффект. И тогда все остальные виды систем будут определяться по-другому. Скажем, если целевой системой в каком-то проекте объявить систему 4, то система 2 будет в этом проекте её надсистемой. И если все в том проекте договорились, что целевой системой будет система 4, то так тому и быть – именование разных систем в том проекте будет другое, хотя состав систем в системной иерархии будет одним и тем же. Если какая-то фирма делает интерьеры, то они в ней будут «целевая система», а если интерьерные часы – то «целевая система» – они, а если массово изготавливает шестерёнки (в том числе и к часам) – то «целевой системой» будет шестерёнка. И все разговоры будут крутиться вокруг целевых систем. А как же взаимодействие между проектами? Придётся договариваться: участники этих трёх проектов друг для друга будут «внешними ролями». При этом общения между проектом интерьера и проектом изготовления шестерёнок не будет, а вот часовщикам придётся общаться и с заказчиками – интерьерной фирмой, и с поставщиками – фирмой по изготовлению шестерёнок.
?
Форматы описания системных уровней
Системные уровни состоят из иерархии по отношению часть-целое/composition. Эти иерархии вроде как удобно изобразить картинкой графа-«дерева», вроде той, которую мы только что обсуждали в связи с именованием систем по отношению к целевой системе. Для иллюстративных целей это подходит, для работы – нет. Графические модели крайне неудобны в редактировании, в изменении. При разработке системных разбиений, их согласовании в команде проекта вам нужно будет быстро (это ключевое) менять варианты системного разбиения. Для этого мы предлагаем использовать «аутлайн», текстовое представление дерева иерархии, где каждый уровень представляется отступом.
Вот предыдущая картинка как аутлайн, проставлены те же цифры, что и на картинке:
• Надсистема (1)
? Система в окружении
? Система в окружении (3)
? Целевая система (2)
? Подсистема
? Подсистема (4)
? подсистема
Конечно, эти именования (как и любая терминология) более-менее условны. Так, в ТРИЗ надсистема так и называется – надсистема, а англоязычные системные инженеры обычно слово «надсистема» не говорят (очень редко не-инженеры говорят suprasystem, но не supersystem), хотя и говорят «подсистема» (subsystem).
В основополагающем стандарте системной инженерии ISO 15288:2023 вообще не говорят обо всех этих видах систем, подчёркивая их одинаковость: различают только целевую систему (system-of-interest) как вершину системного разбиения. «Выше по системным уровням» идут сразу «системы в окружении», которые рассматривают вообще отдельно, включая саму надсистему. В составе целевой системы в этом стандарте только системы (если у этих систем будут части) и системные элементы (elements, если было принято решение не рассматривать их части, а только ограничиться существованием этих системных элементов как целых, являющихся частями их надсистем).
Дадим эту картинку как многоуровневый список/аутлайн, заодно переведя на русский:
• Целевая система
?…
? Система
? Система
• Элемент системы
• Система
? Элемент системы
? Элемент системы
? Элемент системы
? Элемент системы
? Система
• Элемент системы
• Элемент системы
? Система
? Элемент системы
? Элемент системы
? Система
• Система
? Элемент системы
? Элемент системы
• Элемент системы
• Элемент системы
? Элемент системы
