скачать книгу бесплатно
Вторая важная особенность систем – зеркальное отражение первой. Поскольку свойства системы присущи только ей самой, но не ее частям, то стоит разделить ее на части, как эти свойства исчезнут. Разобрав рояль, мы не только не найдем там звуков, но и не сможем играть до тех пор, пока его вновь не соберут. Внутри телевизора не найти картинки, а в дождевом облаке нет радуги. Разделив систему надвое, мы получим не две поменьше, а одну недействующую.
Когда мы что-то разбираем на части, чтобы узнать, как оно работало, это называется анализом. Он может быть очень полезен при решении определенного типа проблем, а также для понимания того, каким образом малые системы образуют одну большую. С помощью анализа мы получаем знание, однако теряем возможность понять свойства системы, разбив ее на отдельные составляющие.
Дополнением анализа является синтез – создание целого из частей. С помощью синтеза мы обретаем понимание. Чтобы выяснить, как система функционирует и каковы ее эмерджентные свойства, есть только один путь – наблюдать ее в действии.
Самая сложная из известных нам систем
Мир – это очень сложная система. И мы нуждаемся в собственной весьма сложной системе, для того чтобы в нем разобраться.
Человеческий мозг – самая сложная из известных нам структур. При весе около 1,5 кг он состоит из более ста миллиардов нейронов, или нервных клеток – примерно столько же звезд образуют Млечный Путь. В передней части головного мозга содержится более десяти миллиардов нейронов. Связи между ними, в полном соответствии с логикой системного мышления, даже важнее, чем сами нервные клетки. У одного нейрона может быть до ста тысяч связей, в том числе около тысячи постоянных. Мозг не похож на компьютер, а вот каждая нервная клетка подобна маленькому компьютеру. В коре головного мозга более миллиона миллиардов связей. Если отсчитывать по одной в секунду, потребуется 32 миллиона лет.
Мозг любого человека уникален. Мы рождаемся с полным запасом нервных клеток, но до 70 % их отмирает в первый год жизни. Выжившие нейроны образуют все более сложную сеть связей. Некоторые из них укрепляются в результате использования, а другие исчезают по мере того как мы осваиваем мир. Мозг не может быть независимым от мира, который формирует в нем систему внутренних связей.
Задача мозга в том, чтобы из огромного потока получаемой им сенсорной информации извлекать образы и ощущения. Сам акт восприятия придает ему смысл, и таким образом мозг, в свою очередь, придает форму миру, воспринимаемому нами. Интерпретация – это часть восприятия.
Ученые, изучающие мозг, описывают его как взаимосвязанную, децентрализованную, параллельно работающую, распространенную сеть обработки синхронных волн интерактивных резонансных структур. Иными словами, это очень сложная система.
Мозг сложен как раз до такой степени, чтобы мы тешили наше тщеславие и испытывали благоговейный страх перед нашим интеллектом.
Простые и сложные системы
Система обеспечивает самосохранение благодаря взаимодействию частей, поэтому отношения между ними и их взаимовлияние намного важнее их числа или величины. Эти взаимосвязи, а значит, и сама система могут быть простыми или сложными.
Сложность чего бы то ни было может проявляться двумя различными путями. Называя что-либо сложным, мы, как правило, представляем себе очень много различных частей. Это сложность, вызванная детализацией, количеством рассматриваемых элементов. Когда перед нами мозаика, составленная из тысячи кусочков, мы имеем дело со сложностью детализации. Обычно нам удается найти способ упростить, сгруппировать и организовать такого рода сложную структуру, в которой для каждой детали есть только одно место. С такой задачей хорошо справляются компьютеры, особенно если она допускает пошаговое решение.
Сложность другого типа – динамическая. Она возникает в тех случаях, когда элементы могут вступать между собой в самые разнообразные отношения. Поскольку каждый из них способен пребывать во множестве различных состояний, то даже при небольшом числе элементов они могут быть соединены бессчетным множеством способов. Нельзя судить о сложности, руководствуясь количеством элементов, а не возможными способами их соединения. Далеко не всегда верно, что чем меньше элементов входит в систему, тем проще ее понять и контролировать. Все зависит от степени динамической сложности.
Представьте группу коллег, работающих над неким проектом в бизнесе. Настроение каждого члена команды очень изменчиво. Они могут находиться в разных отношениях между собой. Таким образом, система, даже состоящая из немногих элементов, способна обладать большой динамической сложностью. Ею, при ближайшем рассмотрении, могут отличаться проблемы, кажущиеся на первый взгляд очень простыми.
Новые связи между образующими систему частями увеличивают сложность, а появление еще одного элемента может привести к созданию множества дополнительных связей. При этом их количество увеличивается не на единицу. Число возможных связей может вырасти экспоненциально – иными словами, добавление каждого последующего элемента увеличивает количество связей в большей степени, чем добавление предыдущего. Например, представьте, что мы начинаем всего с двух элементов, А и В. Здесь возможны только две связи и два направления влияния: А на В и В на А. Добавим еще один элемент. Теперь в системе три элемента: А, В и С. Число возможных связей, однако, выросло до 6 и даже до 12, если мы сочтем возможным, что два элемента вступают в союз и совместно влияют на третий (скажем, А и В влияют на С). Как видите, для создания динамически сложной системы нужно не так уж много элементов, даже если каждый может пребывать только в одном состоянии. Мы знаем по собственному опыту: руководить двумя людьми более чем вдвое сложнее, чем одним человеком, поскольку возникают дополнительные возможности для недоразумений, а с появлением второго ребенка у родителей больше чем в два раза прибавляется и хлопот, и радостей.
Простейшие системы состоят из малого числа элементов, между которыми возможны простые связи. Хорошим примером является термостат. У него невысокая сложность детализации и небольшая динамическая сложность.
Очень сложная система может состоять из множества элементов или подсистем, и все они способны пребывать в разных состояниях, которые будут меняться в ответ на то, что происходит с другими частями. Построить схему такого рода сложной системы – все равно что найти путь в лабиринте, который полностью изменяется в зависимости от избранного нами направления. Стратегические игры, например шахматы, обладают динамической сложностью, поскольку каждый ход меняет соотношение между фигурами и, соответственно, ситуацию на доске. (Динамическая сложность шахмат могла бы быть еще выше, если бы после каждого хода фигуры могли преображаться.)
Первый урок системного мышления заключается в том, что мы должны отдавать себе отчет в том, с какого рода сложностью мы имеем дело в данной системе – с детальной или с динамической (с мозаикой или с шахматами).
Работа системы определяется отношениями между элементами, поэтому любой, самый малый элемент может изменить поведение целого. Например, гипоталамус, небольшая, размером в горошину, железа, расположенная в мозгу человека, регулирует температуру тела, частоту дыхания, водный баланс и кровяное давление. Аналогично частота сердечных сокращений влияет на все тело. Когда она ускоряется, вы испытываете тревогу или возбуждение, а когда замедляется – успокаиваетесь.
Все части системы взаимозависимы и взаимодействуют между собой. От того, как они это делают, зависит их влияние на систему. Отсюда следует любопытное правило: чем больше у вас связей, тем больше возможное влияние. Расширяя связи, вы его умножаете. Исследования показывают, что удачливые менеджеры отдают поддержанию и расширению связей вчетверо больше времени, чем их менее успешные коллеги. (2)
Разные элементы могут совместно влиять на целое. Различные группы людей объединяются, формируют альянсы для того, чтобы повлиять на деятельность властных структур, организаций, команд.
Система как паутина
Сложные системы пронизаны множеством связей, а потому, как правило, отличаются большой стабильностью. Здесь отлично подходит французская поговорка: Plus ?a change, plus c’est le m?me chose – чем больше перемен, тем больше все остается по-прежнему. И легко понять, почему так происходит. Представьте себе систему в виде особого рода паутины, каждый элемент которой связан со многими другими и влияет на них. Чем больше в ней элементов, тем выше сложность детализации. Чем шире круг их возможных состояний, вариантов формирования временных альянсов, тем больше число возможных связей между ними и тем выше динамическая сложность данной системы.
Итак, представим сложную систему, сходную с паутиной, например отдельные элементы политического устройства выдуманной страны Дистопии (см. рис. ниже). В виде подобной гипотетической системы, сходной с паутиной, можно представить и компанию, в которой будут взаимодействовать такие факторы, как установленные процедуры, должностные обязанности, системы вознаграждения и оценки персонала, а также стиль управления. Паутина может характеризовать взаимоотношения людей в организации, соотношение между элементами рекламной кампании или идеями и ценностями в системе убеждений. Она способна отражать связи между членами команды или большой, состоящей из представителей разных поколений семьи, взаимодействие частей человеческого тела.
В этой системе присутствует 11 элементов. Предположим, что она стабильна, все элементы совместимы и система работает. Стабильность поддерживают связи между элементами. Теперь представим, что хотим применить новый метод расчета бюджета. Но это невозможно сделать без учета всех тех элементов, с которыми он связан. Изменение метода расчета бюджета непременно их затронет. Они будут сопротивляться переменам, потому что иначе им тоже придется измениться.
В этом и состоит проблема реформ. Политическая система очень сложна, и многие начинания кончаются крахом, потому что система противится переменам. Новое правительство получает в наследство огромный бюрократический аппарат, известный своей осторожностью. Снятая ВВС телевизионная комедия «Да, господин министр» изображает незадачливого министра Джима Хакера (позднее его выдвинут на непосильную для него должность премьер-министра), который отчаянно борется с изощренно-хитроумными интриганами из своего аппарата. Что бы он ни пытался предпринять, какие бы изменения ни замышлял, каким-то образом все это неизменно вело к укреплению той самой системы, которую он хотел изменить. Чиновничий аппарат был воплощением сопротивления сложной системы быстрым переменам (да и любым другим).
Система действует как мощная эластичная сеть – когда перетягивают какой-нибудь узел на новое место, он остается там лишь до тех пор, пока его удерживают. Стоит его отпустить, и он немедленно займет прежнее положение. Если рассматривать такое упорство как часть системы, а не как локальную злонамеренность, сопротивление видится не только объяснимым, но и неизбежным.
Хороший пример – решения, принимаемые в Новый год. Представьте, что есть привычка, от которой вы хотели бы избавиться. Она вам не нравится и кажется чем-то «посторонним», что можно просто отбросить, и сразу станет лучше. Но она – элемент системы поведения и связана с множеством других элементов вашей жизни. В Новый год вы принимаете решение измениться, но привычка каким-то образом сохраняется, если не проявлять постоянной бдительности. Вы будете в напряжении – в буквальном смысле слова. Как ни старайтесь, толку не будет. Дело не в том, что привычка или стиль поведения так уж сильны сами по себе. Сила сопротивления изменениям обусловлена проявлением других связанных с этой привычкой элементов вашего поведения. Попытка удалить ее тянет за собой изменение остальных привычек и особенностей образа жизни, которые с ней связаны. С позиций системного мышления следует признать, что решения, принимаемые в Новый год, трудно выполнить.
Стабильность и принцип рычага
Степень стабильности системы зависит от многих факторов, в том числе от размера, числа и разнообразия подсистем, а также от характера и силы связи между ними. Сложные системы необязательно должны быть нестабильными. Многие из них хотя и сложны, но поразительно устойчивы и, таким образом, противятся переменам. Например, к власти могут прийти разные политические партии, но при этом демократическая система правления остается неизменной.
В семьях бывают споры и ссоры, но они из-за этого не распадаются, а предприятие может функционировать, несмотря на разногласия, существующие между его подразделениями. Точно так же какие-то органы вашего тела могут быть не в очень хорошем состоянии, но в целом вы при этом будете сохранять работоспособность. Эта стабильность чрезвычайно важна, потому что без нее ваше самочувствие будет резко колебаться, предприятия начнут работать неравномерно, а любая размолвка сможет стать причиной разрыва с близкими людьми. Общая стабильность очень важна, но за нее, разумеется, приходится платить дорогой ценой – сопротивлением к переменам.
Поэтому политические партии ведут борьбу с бюрократическим аппаратом государственной службы, а реформы постоянно тормозятся. Семьи бывают несчастливы, но не распадаются. Новые методы ведения бизнеса обычно внедряются со скрипом, потому что люди предпочитают работать по-старому. Дело не в том, что они плохие, причина – в системе. Собираясь изменить любую сложную систему – бизнес, семью или собственный образ жизни, – готовьтесь к противодействию. Где стабильность, там и сопротивление переменам, они как две стороны медали.
Реформаторы часто повторяют эту ошибку, особенно в бизнесе: они давят и давят, пока не исчерпают «запас эластичности» системы, после чего она распадается, и все несут ущерб.
Когда системы действительно изменяются, это происходит сравнительно быстро и, как правило, радикальным образом. Хороший пример – Берлинская стена. В августе 1961 г. она отделила Восточный Берлин от Западного, и потом почти тридцать лет была символом враждебности восточногерманского правительства по отношению к Западу. Но в ноябре 1989 г. правительство пало, и в порыве энтузиазма люди голыми руками разрушили стену. К этому вели многие политические и экономические факторы, процесс не был простым, но само событие произошло очень быстро и оказалось драматичным. А затем коммунистические правительства, до этого казавшиеся несокрушимыми, пали одно за другим.
Когда в системе нарастает давление в пользу перемен, она может внезапно лопнуть, как воздушный шарик. Есть порог, за которым система неожиданно изменяется или рушится. Если существует сильное давление, достаточно какой-нибудь мелочи, незаметной трещины в плотине, чтобы она рухнула под давлением накопившейся воды. Чем сильнее стресс, тем пустячнее причина, которая выведет вас из себя. Это та самая капля, которая переполнит чашу.
Так что если система достаточно долго испытывает значительное давление, она может внезапно развалиться. Если сумеете найти подходящее сочетание действий, она способна неожиданно перемениться. Такой подход требует понимания системы и известен как принцип рычага. Он достаточно прост. Представьте себе систему, построенную по принципу паутины, – с большим количеством связей между узлами. Допустим, вам нужно изменить положение одного элемента или узла. Если прямо на него надавить, он окажет сопротивление, вернее, вся система воспротивится. Но, удалив небольшое звено где-то в другом месте, можно высвободить интересующий вас элемент, как если бы вы развязали нужный узел в запутанном клубке ниток. Необходимо знать, как устроена система, чтобы найти этот узелок. Несколько лет назад один из авторов этой книги, Иан, работал в некой организации, где всем было известно: если вам нужно решить какой-то вопрос, касающийся одного из отделов, то следует прежде всего поговорить с секретаршей руководителя этого подразделения. Обращаться непосредственно к начальнику было бесполезно.
* * *
Принцип рычага и внезапность изменений оказывают влияние на то, насколько гладко функционирует система и как она себя ведет в особых обстоятельствах. Поведение сложных систем не всегда носит равномерный и непрерывный характер. Это происходит лишь в том случае, если оно предсказуемо в диапазоне возможных состояний системы. Например, вы можете опробовать автомобиль на разных скоростях, и если он хорошо слушается руля и при семидесяти, и при десяти милях в час, то можете быть уверены, что и при любой промежуточной скорости машина будет работать нормально. Можете не опасаться, что при скорости 35 миль в час она неожиданно развалится. Ее поведение будет непрерывным во всем диапазоне скоростей.
Живые организмы и их сообщества, так же как и некоторые механические системы, скажем, компьютерные программы, ведут себя совершенно иначе. При определенном наборе обстоятельств может произойти роковой срыв, и система утратит стабильность. Компьютер отказывает, человек впадает в ярость или организм заболевает. Вероятность такого исхода всегда потенциально присутствовала. Но система была слишком сложна, чтобы протестировать все ее возможные состояния и выявить ненадежные места. Две компьютерные программы прекрасно работают сами по себе, но когда их запускают одновременно, компьютер сразу «зависает». Два отличных работника могут оказаться совершенно неспособными работать вместе.
Другой пример: лекарства. Они проходят очень строгую проверку в течение долгого времени. Но, даже несмотря на это, иногда лишь спустя годы выясняется, что тот или иной препарат несовместим с другими или дает нежелательные побочные эффекты. Одновременное присутствие в организме другого лекарства или отсроченный эффект применения первого (а иногда и то и другое) – это особое стечение обстоятельств. Чем сложнее система, тем меньше надежды на то, что путем выборочного тестирования удастся выявить все потенциальные проблемы.
Тот же процесс действует, когда вы выходите из себя. Например, у вас мог быть очень неудачный день, все валилось из рук, и настроение уже было отвратительным. Затем произошло что-то вполне заурядное: какой-то водитель «подрезал» вас на дороге, кто-то «не так» посмотрел или «не то» сказал. Это была последняя капля, и вы впали в ярость.
Но во всем этом есть, разумеется, и положительная сторона. Если система может отказать при самых обычных внешних обстоятельствах, она способна столь же легко измениться в желательном для вас направлении. Стоит правильно определить ее ключевые связи, и изменение может произойти поразительно легко. Для этого нужны не героические усилия, а знание того, где находится оптимальная точка приложения рычага. Именно на нее необходимо воздействовать, чтобы с наименьшим усилием получить значительный результат. В этом и проявляется принцип рычага.
Как вы можете применить эту идею на практике? Вместо того чтобы терять силы, штурмуя систему, что может истощить и вас и ее, задайте ключевой системный вопрос: что препятствует изменениям?
Приглядитесь к связям, которые не дают сдвинуть тот узел, который вы хотели бы переместить. Обрубите их или ослабьте, и все изменится само собой. Это – главный принцип системного мышления.
Некоторые части системы важнее других, потому что они в большей степени определяют ее поведение. Травма головы намного опаснее, чем травма ноги, потому что мозг в большей степени контролирует тело, чем нога. Если провести изменения в головном офисе компании, последствия скажутся во всех местных отделениях. А если вы поменяете менеджера местного отделения, вряд ли это отразится на политике компании, хотя и такое возможно – сложные системы полны сюрпризов. Как правило, чем большей степенью контроля над системой обладает та часть, которую вы изменяете, тем глубже и масштабнее будут последствия.
Побочные эффекты
Связанность элементов системы порождает еще одну закономерность в их поведении. Когда вы изменяете одну ее часть, последствия вашего поступка можно сравнить с кругами, которые расходятся от брошенного в воду камня. Эхо ваших действий может повлиять на другие части системы, а через них и на следующие, еще более отдаленные от точки первоначальных изменений.
Имея дело с системой, невозможно осуществлять точечные изменения.
Хороший пример – все те же лекарства. У любого из них есть побочные эффекты. Вопрос только в том, заметны ли они, а если да, то насколько опасны или неприятны и можно ли ими пренебречь ради положительного эффекта от приема данного лекарства. Антибиотики, например, очень эффективны при лечении бактериальных инфекций. При этом они убивают как болезнетворные бактерии, так и полезные, образующие флору кишечника, но с этим недостатком есть смысл мириться.
Побочные эффекты от приема лекарств могут проявиться спустя годы, поэтому бывает трудно установить связь между причиной и следствием. Например, стероидные препараты используют для лечения целого букета болезней: различных воспалений, астмы, экземы и артритов. В то же время они вызывают нарастание мышечной массы, гипертонию, диабет, тучность, бессонницу, перепады настроения, нарушения менструального цикла и остеопороз. Все это перечислено в официальном медицинском «Настольном справочнике врача». Чем сильнее лекарство, тем вероятнее проявление побочных эффектов.
Порой они бывают и полезны. Например, аспирин – не только прекрасное обезболивающее, но еще и разжижает кровь. Он оказался дешевым, общедоступным и известным средством, широко используемым для предотвращения инфарктов у пожилых людей и лиц, страдающих от сужения кровеносных сосудов. У аспирина есть и неприятные побочные эффекты. Он может вызывать расстройство желудка, тошноту, а иногда – аллергические реакции и анемию, поскольку способен выводить из организма важные витамины и минеральные вещества, в частности железо.
Мы очень осторожны при приеме лекарств, но намного легкомысленнее обращаемся с их аналогами, используемыми в сельском хозяйстве, – пестицидами и химикатами. Дурную славу снискал себе инсектицид ДДТ, изобретенный в 1939 г. (кстати, открывший его ученый получил за это Нобелевскую премию). ДДТ использовался фермерами для уничтожения насекомых и оказался очень эффективным средством борьбы с малярийными комарами. Однако к 1950 г. появилось немало свидетельств тому, что ДДТ токсичен для многих животных. В 1970 г. его использование наконец поставили под жесткий контроль, но к этому времени ДДТ уже прошел по всем звеньям пищевой цепи и был обнаружен в тканях человека.
Кстати, долгосрочная эффективность ДДТ как инсектицида также оказалась не слишком высокой. Вначале насекомые поедали ДДТ и погибали, но при этом насекомоядные питались отравленными насекомыми. Когда начали погибать насекомоядные, популяция насекомых (к тому же приобретших невосприимчивость к ДДТ) начала расти, и в конечном счете их стало больше, а не меньше.
Нужно иметь в виду, что в настоящее время массово используется более 65 тыс. промышленных химикатов, и ежедневно на рынок поступает еще пять. 80 % этих химикатов не проходили испытаний на токсичность. (3) Лишь спустя долгое время мы на собственной шкуре начали чувствовать побочные эффекты от их использования.
Вот еще один принцип системного мышления:
Будьте готовы к побочным эффектам.
Они могут быть неожиданными и даже неприятными. Но когда вы поймете систему, то сможете их предвидеть и планировать изменения таким образом, чтобы дело ограничилось незначительными побочными эффектами. Не исключено, что, используя принцип рычага, вы сможете получать дополнительное благоприятное изменение в качестве побочного эффекта.
В качестве примера возьмем семью, в которой один из детей, десятилетний Том, создал конфликтную ситуацию в школе. Он задирался и вступал в драки с другими детьми. Кроме того, он вел себя в классе вызывающе, постоянно старался привлечь к себе внимание учителя. Тот поговорил с родителями, и они сошлись на том, что ситуация требует вмешательства специалиста. После нескольких бесед с консультантом-психологом обнаружилось, что «точкой приложения рычага» было отношение родителей к дисциплине. Они очень много позволяли сыну, потому что хотели, чтобы мальчик рос уверенным в себе человеком и сам научился правильным нормам поведения. Они считали, что дети лучше и основательнее осваивают допустимые границы поведения, если нормы не навязываются сверху, а познаются на собственном опыте. Этот способ отлично подходил для их старшего сына, но Тому явно требовались более четкие ориентиры. Он нуждался в том, чтобы ему говорили, что можно, а чего нельзя. Не обладая ясным пониманием границ допустимого, мальчик чувствовал себя неуверенно и продолжал искать, где они проходят.
По совету психолога родители начали руководить поведением Тома. Несколько недель были трудными, но потом он изменился – стал более спокойным, прекратил драться в школе, научился самостоятельно работать на классных занятиях. Парадоксально, но родители получили желаемый результат, действуя в направлении, противоположном первоначальному. Эффект изменения коснулся не только Тома, но и передался его родителям, старшему брату и дошел даже до школы. Учитель почувствовал себя увереннее и спокойнее, так что всему классу стало лучше.
В этом примере изначальная ситуация никого не радовала, и возникла она не по чьей-то вине. Все понимали, что ее нужно изменить, но как? Предпринятые действия были призваны повлиять на убеждения родителей Тома и через них – на него самого. Родители изменили свое поведение, а в результате и Том стал другим.
Мы увидим, что в любой системе важнейшей точкой приложения рычага служат убеждения людей, образующих систему, потому что именно убеждения поддерживают систему такой, какова она есть.
Глава 2. Контурное мышление
Петли обратной связи – сущность систем
Системное мышление идет не линейно, по прямой, оно происходит циклами, петлями, контурами. Все части системы связаны прямо или опосредованно, а потому изменение в одной части порождает волны изменений, которые доходят до всех остальных частей. Значит, они тоже изменятся, а волны от этого процесса в конце концов достигнут той части, в которой началось изменение, и ей придется реагировать на это новое воздействие. Таким образом, оно возвращается в исходную точку в модифицированном виде – получается не улица с односторонним движением, а петля. Ее называют петлей обратной связи. Когда две части соединены, воздействие идет в обоих направлениях, как в телефонной линии: если вы можете позвонить приятелю, он тоже может позвонить вам. Обратная связь предполагает, что часть выхода из системы снова подается на ее вход или система использует информацию о выходе на предшествующем шаге, чтобы внести изменения в то, что она делает на следующем.
Наш опыт складывается в результате действий такого рода петель обратной связи, хотя нам привычнее представлять себе одностороннее влияние. Проделайте следующий эксперимент. Попробуйте кончиком указательного пальца накрыть точку в конце этого предложения. Вы только что продемонстрировали действие петли обратной связи. Сомневаетесь? Попробуйте еще разок, только на этот раз с закрытыми глазами. Вы промахнулись. Чтобы вы накрыли цель, глаза должны постоянно снабжать вас информацией о положении кончика указательного пальца относительно точки в конце предложения. Пока палец движется к цели, вы непрерывно корректируете его движение. Это хорошо видно на высокоскоростной покадровой фотосъемке. Проделав то же самое с закрытыми глазами, вы доказываете, что палец нельзя уподобить стреле, сорвавшейся с тетивы лука и дальше летящей свободно по направлению к выбранной цели. На самом деле ваши глаза постоянно измеряют отклонение пальца от цели, а мышцы действуют так, чтобы уменьшить его. Тот же эксперимент можно проделать с битой и мячом: попробуйте закрыть глаза перед ударом. Хотя бита движется очень быстро, необходимо постоянно видеть мяч. Недаром тренеры не устают повторять: «Не отводите глаз от мяча!» Обратная связь может надежно направлять наши действия только с помощью чувств: зрения, осязания, вкуса, обоняния и слуха.
Такая связь проявляется в том, что мы воспринимаем результаты своих действий и это влияет на наши последующие шаги. Словосочетание «обратная связь» часто используют для обозначения любой реакции, но на самом деле оно означает восприятие результата наших действий, влияющее на последующие действия, т. е. двустороннюю связь. Обратная связь реализуется в контуре, в петле, поэтому мышление в категориях обратной связи – это контурное мышление.
Критику нередко иносказательно именуют «обратной связью», хотя она заслуживает такого названия лишь в том случае, если ведет к изменению поведения критикуемого человека. Ежегодная переаттестация только тогда действует как обратная связь, когда побуждает человека добиваться лучших результатов в работе, либо, наоборот, вводит его в угнетенное состояние, так что он думает о деле еще меньше, чем раньше.
Утоление жажды – хороший пример действия обратной связи. Жажда – это малоприятное ощущение, поэтому вы сразу берете стакан воды и пьете, пока не утолите жажду. Она определила количество воды, выпитое вами, а выпиваемая вода изменяла ощущение жажды. Мы воспринимаем весь процесс как неразрывное действие, но в действительности это петля. Утоление жажды было бы единым действием, если бы вы заранее знали, сколько воды вам нужно для этого, а потом выпивали бы именно такое количество. Аналогично действует чувство голода. Вы едите, пока не насытитесь. Чувства голода и жажды – часть петель обратной связи внутри той самой системы, которую вы собой представляете.
А теперь попробуйте в подробностях представить себе, как разговариваете с кем-либо. Вы думаете, что сказать, и произносите это. Ваш собеседник слышит ваши слова, они вызывают у него какие-то мысли, и он отвечает. Вы подаете следующую реплику. Ваша реакция выражается с помощью слов, жестов и телодвижений, а вызывают ее слова и жесты собеседника; воспринимаете же вы все это через зрение и слух. Сказанное вами вызывает у него отклик, и он отвечает, а вы воспринимаете его слова… так и идет разговор. Вы слушаете собеседника, а потому отвечаете, так сказать, впопад. Если человек не слушает другого и наслаждается исключительно звуком собственного голоса, он скучен как собеседник, и скоро никто не будет его слушать.
Обратная связь настолько важна для нас, что даже в тех случаях, когда мы не получаем ее сигнала непосредственно, мы его домысливаем. Если вы обещаете позвонить мне и не звоните, я могу воспринять это как сигнал обратной связи, что вы относитесь ко мне небрежно и что наши отношения неважны для вас. Мы не можем не общаться, потому что даже отсутствие общения истолковывается как обратная связь. К ней мы приучены всем своим жизненным опытом.
Еще один пример системы с обратной связью: предположим, вы едете на велосипеде. Во-первых, необходимо крутить педали: если остановитесь – упадете. Когда вы находитесь в движении, глаза и чувство равновесия обеспечивают вас обратной связью, и приходится постоянно перемещать центр тяжести, чтобы сохранять равновесие и двигаться дальше. Опытный велосипедист едет по прямой, а начинающий – виляет из стороны в сторону, потому что еще не умеет точно корректировать отклонения от равновесия. Набираясь опыта, он перестает вилять, потому что быстрее и точнее реагирует на сигналы обратной связи. Входной сигнал в контур обратной связи дают наши глаза и вестибулярный аппарат, а выход обеспечивают мышцы рук, ног и туловища. Этот выход (движения мышц) изменяет состояние системы (человек плюс велосипед) и дает на вход новую информацию о равновесии и направлении.
Принцип обратной связи настолько прост и широко распространен, что мы буквально живем и дышим в петлях обратной связи, принимая их как нечто само собой разумеющееся. А между тем их значение трудно переоценить.
Петля обратной связи действует и в машинах, которые мы создаем. Наличие ее позволяет агрегату работать без прямого участия человека. Машины, оборудованные устройствами обратной связи, более производительны, надежны и не нуждаются в постоянном присмотре. Паровой двигатель, например, кардинально преобразовал существовавшие технологии, дал толчок развитию промышленной революции и изменил нашу жизнь в быту и на работе. Сегодня электронные устройства, использующие принцип обратной связи, стали двигателем информационной революции, мозгом компьютеров и всех устройств, использующих микрочипы, – от стиральных машин до ракет.
Чтобы ознакомиться с работой простого механического устройства обратной связи, достаточно заглянуть в собственную ванную. Поплавковый клапан поддерживает постоянный уровень воды в сливном бачке туалета. Принцип очень простой. Большой полый шар, соединенный рычагами с клапаном, перекрывающим входную трубу, плавает на поверхности воды. Нажатием на спусковой рычаг вы открываете выпускной клапан, уровень воды в бачке понижается, а с ним опускается вниз и поплавок. Тем самым он открывает входной клапан, и в бачок начинает поступать вода. Ее уровень постепенно повышается, поэтому всплывает и поплавок. По мере этого процесса щель входного клапана сужается, а когда поплавок займет первоначальное положение, приток воды прекратится. Очень похожая система действует в автомобиле, где она контролирует поступление бензина через карбюратор. Нажимая на газ, нога водителя управляет клапаном, но это можно делать и автоматически с помощью системы оптимального регулирования скорости – более сложного устройства обратной связи.
Система домашнего отопления – еще один классический пример механизма обратной связи. Вы устанавливаете нужный уровень температуры. Это «цель» системы. Если температура воздуха в доме упала ниже заданной величины, контактный термометр замыкает электрическую цепь и включает обогреватель. Температура воздуха постепенно повышается. Как только она достигнет целевого значения, контакт в термометре разомкнется, и нагреватель перестанет работать. Вы лишь устанавливаете требуемое значение температуры, а система делает все остальное. Но она не годится в жаркую погоду, когда температура воздуха поднимается выше желаемого уровня. В этой ситуации нужна другая система терморегулирования, которая включает кондиционер, если в доме становится слишком жарко.
Вы заметили, что, когда открываете холодильник, обычно тут же включается компрессор? Это происходит потому, что через открытую дверь в холодильную камеру поступает теплый воздух. Его приток создает температуру выше уровня, установленного на термостате, и тот включает компрессор, который начинает охлаждать камеру.
Наш организм оснащен гораздо более сложной системой терморегуляции, которая поддерживает температуру тела на постоянном уровне. В норме она составляет 36,6 °С, и невозможно изменить этот целевой уровень! Когда мы перегреваемся, происходит несколько явлений. Выступает пот, потом он испаряется и, соответственно, температура кожи падает. Кроме того, расширяются поверхностные кровеносные сосуды, возрастает приток крови к поверхности кожи, и организм выбрасывает лишнее тепло. Обе эти реакции мы не можем контролировать; они представляют собой автоматически действующие механизмы обратной связи. Наше тело способно переносить колебания внутренней температуры лишь в очень узком диапазоне.
Усиливающая обратная связь
Наличие обратных связей – неотъемлемая характеристика систем: нет обратных связей, нет и систем. Существует два основных типа обратной связи:
• Усиливающая обратная связь – когда изменение состояния системы служит сигналом к усилению первоначального изменения. Иными словами, система обеспечивает большее изменение в том же направлении.
• Уравновешивающая (балансирующая) обратная связь – когда изменение состояния системы служит сигналом к началу движения в противоположном направлении, чтобы восстановить утраченное равновесие.
Все сколь угодно сложные системы используют только эти два типа обратной связи.
Для начала ознакомимся с усиливающей обратной связью. Ее часто именуют «положительной», но это не очень удачное название, поскольку создается впечатление, что речь идет о чем-то непременно хорошем и одобряемом. Связь этого типа бывает полезной, но может стать и причиной несчастья, когда она ведет систему к гибели. Все зависит от того, что именно изменяется. Во избежание путаницы мы всегда будем говорить об «усиливающей» обратной связи.
Такая обратная связь толкает систему по выбранному пути. В зависимости от начальных условий она может вести к росту или затуханию процесса. Вознаграждение составляет часть петли этой обратной связи, если оно поощряет, ведет к усилению того же поведения. Это могут быть подарок, деньги, слова поддержки и даже улыбка. Вы совершаете действие, получаете вознаграждение и повторяете действие – вот вам и петля усиливающей обратной связи. Само по себе вознаграждение нельзя считать обратной связью, если оно не ведет к усилению того же поведения.
Представьте себе снежный ком, скатывающийся по склону холма. С каждым оборотом на него налипает все больше снега, и он становится все огромней, пока не превратится в снежную лавину.
А вы знаете, что банковский счет – это тоже система? Сберегательный вклад обладает всеми признаками механизма усиливающей обратной связи. Представьте, что у вас на счете 1 тыс. долл., которая приносит 10 % годовых. За первый год капитал даст 100 долл. в виде процентов, и сумма на счете вырастет до 1100 долл. За второй год эта новая сумма обогатит вас еще на 10 %, т. е. 110 долл., и капитал составит 1210 долл. На третий год процентный доход окажется еще более значительным. Чем больше сумма вклада, тем больше сумма процентов, которые идут на увеличение счета. Если продолжать в том же духе, то через семь лет ваши деньги удвоятся и составят 2 тыс. долл. Сумма будет удваиваться каждые семь лет. Если при рождении ребенка положить на его счет 1 тыс. долл., к двадцати одному году он получит 8 тыс. долларов. При отсутствии ограничений усиливающая обратная связь порождает экспоненциальный рост, когда прирост пропорционален достигнутому результату, а время удвоения постоянно. Сначала процесс идет медленно, но чем дальше, тем быстрее.
В этой книге символом усиливающей обратной связи будет служить изображение снежного кома:
Экспоненциальный рост – задачи «на засыпку»
1. Возьмите лист бумаги и сложите его пополам, чтобы он стал вдвое толще. Какой будет его толщина, если вы сумеете сложить его 40 раз?
2. Вы владелец пруда. В одном его углу начинают бурно размножаться кувшинки. Каждый день их становится вдвое больше. Через 30 дней вы обнаруживаете, что ими заросла уже половина пруда. Вы не хотите, чтобы кувшинки закрыли всю поверхность водоема, потому что тогда они вытеснят все другие растения, но вы очень заняты и решили, что вмешаетесь только в самый последний день. Когда он наступит?
3. Согласно легенде, шахматы изобрели на Ближнем Востоке тысячи лет назад в качестве развлечения для правителей. Изобретатель попросил награду: одно зерно риса на первую клетку, две – на вторую, четыре – на третью, и так вдвое больше на каждую последующую. На шахматной доске 64 клетки. Правитель знал, что у него сотни больших амбаров с рисом, поэтому согласился. Разумно ли он поступил?
Ответы см. далее.
Население и экспоненциальный рост
При прочих равных условиях численность населения увеличивается по экспоненте. В середине XVII в. население мира составляло примерно полмиллиарда человек. Если бы темпы роста оставались неизменными, то через сто пятьдесят лет его численность удвоилась бы.
Через 250 лет, к началу XX столетия, численность населения превысила полтора миллиарда человек, а время удвоения сократилось до 140 лет. Темпы роста увеличивались из-за снижения уровня смертности. В 1991 г. население Земли составило почти пять с половиной миллиардов человек. За предыдущие 20 лет уровень рождаемости снизился больше, чем уровень смертности, и темп роста составил 1,7 %. Даже при таких низких темпах роста население Земли продолжает быстро увеличиваться, потому что оно уже очень велико (за год оно возрастает на 92 миллиона человек, т. е. на 0,25 миллиона в день).
Пока уровень рождаемости выше уровня смертности, продолжится экспоненциальный рост населения. Когда показатели рождаемости и смертности сравняются, его численность станет стабильной, каждый год равное количество людей будут умирать и рождаться им на смену. Если смертность превысит рождаемость, численность населения сократится. Это относится к любой популяции.
Показатели смертности и рождаемости в мире неодинаковы: в некоторых странах число жителей растет, в других – уменьшается, в третьих – остается неизменным. Показатель роста мирового населения суммирует цифры, полученные во всех странах. Судя по последним отчетам, наиболее вероятный сценарий таков: к 2080 г. мы достигнем пика в десять с половиной миллиардов человек, после чего население Земли начнет сокращаться. (4)
Прогноз исходит из предположения, что сохранятся действующие тенденции: рождаемость во всем мире будет снижаться, а продолжительность жизни в странах третьего мира – увеличиваться на один год за десятилетие.
Подведем итог. Усиливающая обратная связь способствует развитию в том же направлении, что и первоначальное изменение. Если система начала изменяться в благоприятном направлении, это огромное преимущество. Но представьте, что первоначальное изменение оказалось негативным? В этом случае усиливающая обратная связь может породить движение по порочному кругу.
