Очерки2008.Венедиктов

любой биологической или социальной системы, как отдельного человека, так и более высоких целостных систем – семьи, человеческих популяций, народонаселения государств и всего рода человеческого.

7. Цели и управление системами

Всем динамическим системам присущи как непременные атрибуты понятия цели (целенаправленности) и управления (самоуправления). При этом цели не возникают из ничего, а носят объективный характер. Наиболее общей целью динамической системы является ее стабилизация, сохранение ее качественной определенности и ее развитие, обеспечение безопасности, поддержание динамического равновесия с окружающей средой.

Примером является целесообразное поведение живых организмов, особенно животных, проявляющееся в их инстинктивной и рефлекторной деятельности и являющееся результатом естественной эволюции. Другой пример – управление социальными системами, поскольку сознательно ставить перед собой цели и добиваться их реализации способен лишь человек, социальный коллектив, общество. Цели в технические и автоматизированные системы, созданные человеком, привносятся человеком же7. Человек

– существо целеполагающее, но даже человек не волен по собственному произволу определять свои цели и организовывать системы для их реализации. «Законы внешнего мира, природы… – суть основы целесообразной деятельности человека».

Регулирование деятельности системы и протекающих в ней процессов, направленноенадостижениестоящихпередсистемойилипоставленныхперед ней целей называют управлением8. Управление присуще любой системе, хотя с этой точки зрения и различают жестко детерминированные (технические, природнопланетарные) и стохастические (вероятностные) системы.

В социальных системах управление в конечном счете сводится к управлению людьми путем принуждения или убеждения, то есть к обеспечению того, чтобы нужные люди с нужными знаниями и средствами были в нужное время в нужном месте и делали то, что нужно в интересах самосохранения и развития общества.

8. Цикл управления – поведенческий акт

Все системы стремятся к достижению своих целей с минимальной затратой усилий. Поэтому высшей целью управления, выраженной в самой общей форме, является оптимизация функционирования системы, то есть получение возможно большего полезного результата при наименьших усилиях и затратах. Изучением этих процессов занимается кибернетика. При этом принято выделять управление как структуру (статика управления) и управление как процесс (динамика управления).

30 ВенедиктовД.Д.Очеркисистемнойтеорииистратегииздравоохранения ГЛАВА 1 Системыи системный подход

Рисунок 3. Принципиальная схема управления динамической системой (А. Берг)

А.И. Берг писал, что с точки зрения статики или структуры управления «в любой динамической системе можно выделить две подсистемы: управляющую и управляемую. Управляемая подсистема – это что или кто управляется – носит также название объекта управления, управляющая – это кто или что управляет – может обозначаться также как субъект управления или орган управления. Помимо этого в системе различаются каналы связи, по которым может передаваться информация (сведения, данные, сигналы) о состоянии окружающей среды (прямые связи) и управляемого объекта, различные командные сигналы или распоряжения, а также о результатах их исполнения (обратные связи). Под каналами связи может пониматься какая угодно среда, способная передавать информацию, независимо от ее физических или иных свойств».

С точки зрения динамики управления можно различить несколько последовательных фаз замкнутого управляющего цикла, повторяющегося многократно.

Эти фазы можно начать отсчитывать, разумеется, с определения самой первичной цели системы, но эта цель остается постоянной на протяжении сравнительно длительного времени, за которое начинается и заканчивается много циклов управления.

Поэтому первичную цель можно принять как заранее заданную (если бы ее не было, то не было бы и самой системы), а определение цели каждого цикла можно считать заключительной фазой предыдущего управленческого цикла.

Этот процесс хорошо иллюстрируется принципиальной схемой процесса управления (А.И. Берг) или – еще лучше – схемой «поведенческого акта»

(П.К. Анохин). На схеме показано, что в любой относительно изолированной системе выделяются две подсистемы: управляемый объект (О) и орган управления (У). У системы имеется минимум один вход и один выход, через которые она обменивается информацией с внешним миром (М). Управляющий орган получает информацию из внешнего мира, а также информацию о состоянии управляемого объекта по каналу «а», полученная информация перерабатывается в органе управления по тем или иным программам, в результате чего выносится решение и вырабатывается команда, которая передается по каналу «б» управляемому объекту и меняет его поведение или состояние. Информация об этом может быть передана также во внешний мир.

Далее информация о том, выполнена или не выполнена команда, информация о новом состоянии управляемого объекта и о новом состоянии внешнего мира вновь поступает в орган управления по тому же каналу «а», который теперь можно назвать каналом обратной связи. Акт управления повторяется многократно и циклично, причем каждый цикл начинается с постановки задач и заканчивается их решением и достижением определенного результата. Затем на основе информации о результатах – достижении или не достижении цели – ставятся новые задачи, выдвигается новая цель, и цикл повторяется сначала.

На схеме проведены и штриховые линии, чтобы показать, что на практике в любых системах управления информация о внешнем мире и о состоянии управляемого объекта никогда не бывает полной и исчерпывающей. Мало того, она может быть и искаженной из-за тех или иных помех или запоздания. В результате орган управления принимает не вполне адекватное решение. Кроме того, сам процесс выработки решения может быть довольно длительным. Командная информация также никогда не может быть полной, исчерпывающей. Поэтому, поступив в управляемый объект, эта информация может вызвать вовсе не те реакции, какие мы ожидаем. Неполноту или искажение информации обратной связи обозначим линией «с», а неполноту или искажение командной информации – линией «а». Эта неполнота или искажение информации в обоих случаях находится в определенном соотношении, имеет определенную корреляцию, которая обозначается блоком «р». Линии, соединяющие блок «р» с блоком управляемого объекта и органа управления, показывают, что этот коэффициент, определяющий соотношение неполноты информации обратной связи и командной информации, одновременно выражает степень потери эффективности управления.

Таким образом, процесс управления сводится, по существу, к процессам сбора, передачи и обработки информации со следующими основными фазами:

1)сбор информации о состоянии внешней среды и самой системы;

2)передача этой информации в орган управления;

32ВенедиктовД.Д.Очеркисистемнойтеорииистратегииздравоохранения ГЛАВА 1 Системыи системный подход

3)анализ и переработка информации с целью выработки команд управления;

4)принятие решения;

5)формирование цели действия и выработка необходимых команд;

6)передача командной информации исполнительным органам (управляемому объекту);

7)осуществление намеченных действий (исполнение команды);

8)сбор информации о новом состоянии системы и внешней среды;

9)передача этой информации по каналу обратной связи в орган управления для утверждения достигнутых результатов и/или для выработки новой команды;

10)утверждение результата действия или выработка новой команды.

Одиночный управленческий цикл представляется сравнительно простым. Но эта простота кажущаяся. Ведь при управлении сложными системами каждая фаза цикла распадается на сотни и тысячи различных операций и действий. Особенно сложна фаза принятия решений, которую как важнейшую в механизме поведенческого акта изучали П.К. Анохин, К.В. Судаков и их ученики. К узловым фазам поведенческого (приспособительного) акта у живых организмов любой степени сложности ими отнесены:

1)Афферентный синтез – начальная фаза в формировании поведенческого акта. Представляет собой наиболее сложный и обширный механизм функциональной системы. Именно на этой фазе любой организм решает три важнейших вопроса своего поведения: что делать, как делать, когда делать.

2)Принятие решения. Оно обязательно направлено на получение определенного полезного результата, а с другой стороны, имеет ограничительноисключающую роль. Принимая решение, организм тем самым освобождается от огромного количества потенциальных степеней свободы, которые он мог бы реализовать в каждый данный момент. Из всех бесчисленных степеней свободы делается выбор лишь одного единственного действия, которое наиболее полно приспосабливает организм к данным условиям и в данный момент.

3)Формирование афферентной модели будущих результатов системы (акцептор действия).

4)Формирование программы действия и развертывание эффекторных реакций с целью получения полезного результата.

5)Формирование результатов действия со специфичными для них параметрами (формирование обратной афферентации).

6)Обратная афферентация (информация) о результатах действия и сличение реальных результатов с тем, что смоделировано в акцепторе действия.

Доминирующая мотивация Афферентный синтез

Эфферентные возбуждения

Особенно важны и сложны первые фазы поведенческого акта. На фазе афферентного синтеза включаются четыре формы афферентации корковых нейронов у высших животных: доминирующая мотивация, обстановочная афферентация, память, пусковая афферентация. Схождение (конвергенция) и сопоставление всех этих элементов на отдельных нейронах коры происходит при помощи трех нейродинамических факторов: ориентировоч- но-исследовательской реакции, конвергенции возбуждения на нейроне и корково-подкорковой реверберации возбуждений.

Еще более сложна фаза принятия решения, которое обычно в живых организмах совершается быстро, однако на самом деле в этот момент происходит возникновение двух взаимосвязанных комплексов возбуждения. Во-первых, это выработка адекватной программы действия, а во-вторых, это возникновение специфического аппарата для предсказания результатов еще незаконченного действия. Это происходит на следующей фазе центрального моделирования афферентных признаков желаемого полезного результата. Происходит конвергенция на одной и той же клетке «команды» и «копии», то есть афферентного возбуждения, вышедшего на аксононервные клетки с афферентными возбуждениями, которые потом придут от периферических рецепторных аппаратов. Именно это представляет все необходимые условия для оценки полученных результатов и лежит в основе всякого определения целесообразности, предвидения, прогнозирования.

34 ВенедиктовД.Д.Очеркисистемнойтеорииистратегииздравоохранения ГЛАВА 1 Системыи системный подход

В свете этого стало понятным значение аксонных коллатералей у значительного числа корковых, подкорковых и спинальных нейронов, через которые по всему мозгу рассылаются тысячи и тысячи «копий команды», которая посылается в данный момент к периферическим рабочим органам. Долгое время было непонятно, зачем необходима рассылка этих тысяч копий, затем выяснилось, что функция их состоит в длительном поддержании циклических возбуждений – своеобразных кругов ожидания, которые сохраняются до тех пор, пока с периферии не поступит точная информация о реальных фактических результатах произведенного действия.

Как только принимается решение о каком-либо действии и как только возбуждение выходит на афферентные пути, то уже в этот самый момент коллатеральные возбуждения распространяются по самым различным отделам мозга, создают в масштабе целой коры многочисленные системы циклических возбуждений, отражающих переданную на периферию команду и воспроизводящих опыт прошлых результатов в форме акцептора действия.

Следовательно, в момент начала действия в соответствии с принятым решением уже весь мозг и особенно кора головного мозга подготавливают модель будущих результатов – акцептор действия. Эта модель и осуществит в дальнейшем прием обратной афферентации о полученных результатах, произведет сопоставление этой информации о реальных результатах с предсказанной моделью этих же результатов. В сущности, это и есть конкретный субстрат предсказания, возбуждение которого все время опережает ход событий и функции целого мозга.

Вповеденческом акте особенно важен анализ механизмов формирования решений в головном мозге живого организма (или в органе управления любой сложной системы). П.К. Анохин подчеркивал четыре важнейших вопроса, отражающих разные этапы их формирования: а) какой результат должен быть получен? б) когда именно должен быть получен результат? в) какими механизмами должен быть получен результат? г) как система убеждается в достаточности полученного результата? Эти четыре вопроса решаются основными узловыми механизмами системы: афферентным синтезом, принятием решения, формированием акцептора результатов действия и т.д.

Вфунциональных системах живых организмов, по мнению П.К. Анохина, решение вопроса о необходимом полезном результате решается внутри системы на основе ее закономерных механизмов. Это отличает живые системы от самых сложных машинных устройств, поскольку для практически всех машин цель ставится за пределами машины и для нее допускается лишь некоторая способность самоорганизации в процессе получения запрограммированного не ею результата. Биосистема даже очень простой иерархии сама определяет на основе своих внутренних процессов (на базе

афферентного синтеза), какой результат нужен в данной фазе ее приспособительной деятельности.

Можно сказать и проще. Для правильного управления системой нужно знать или правильно определить стоящие перед ней объективные и долгосрочные цели, знать состояние окружающего мира и самой системы, сформулировать ее ближайшую цель, выработать решение о достижении этой цели и осуществить действия, вытекающие из такого решения, оценить результат действия и новое состояние внешнего мира и системы и, наконец, удовлетвориться достигнутым результатом или поставить новые цели.

Осуществляя последовательно множество таких циклов, система движется поступательно и постепенно приближается к достижению стоящих перед ней отдаленных целей или сохраняет свое динамическое равновесие с внешним миром. При этом отдаленные в пространстве и/или времени цели становятся все более конкретно видимыми, в них вносятся поправки и уточнения, через которые все яснее проступают черты новых целей и проблем, стоящих за той, которая нам вначале казалась такой далекой.

Мы как бы движемся в машине времени вдоль магистрали бытия (или эта магистраль бежит мимо нас и/или через нас), и все, что было далеким, постепенно приближается и становится видимым, конкретным, ощутимым в опыте, а что было настоящим – пробегает мимо и уходит в прошлое. Мы в каждый момент видим перед собой дорогу на определенную длину, помним прошлый путь и предпринимаем много конкретных действий, чтобы удержать нашу машину на правильном курсе или изменить этот курс для достижения новых целей, которые раньше перед нами не стояли.

Разумеется, все фазы цикла управления важны, и при выпадении любой из них процесс управления прерывается. Но это не все. Видимо, наиболее важной фазой в процессе управления нужно считать последнюю фазу оценки полученного результата. П.К. Анохин вообще считал конечный полезный для системы (приспособительный) результат основным условием для системной работы, которого нет у любого другого объединения хотя бы

ивзаимодействующих частей.

Вразвитие и уточнение теории функциональных систем К.В. Судаковым было введено понятие системокванта как целенаправленной физиологической подсистемы живого существа, активируемой для удовлетворения некоторой его потребности и вызывающей соответствующие поведенческие акты со стороны этого живого существа. Построение системоквантов осуществляется на основе синергетического принципа. Первоначальный системоквант (рабочая сеть) образуется для решения требуемой задачи и представляет собой временную активную кибернетическую систему. Результат решения задачи системоквантом оценивается. Если задача не

36 ВенедиктовД.Д.Очеркисистемнойтеорииистратегииздравоохранения ГЛАВА 1 Системыи системный подход

решена, то происходит саморасширение системокванта для повторения и расширения попыток решения задачи. После успешного решения задачи системоквант распадается. Процесс функционирования и саморасширения, системокванта в ходе решения им задачи можно назвать самоорганизацией интеллектуальной системы.

К истории современного системного подхода (общая теория систем)

В начале ХХ в. русский врач, ученый и революционер А.А. Богданов (Малиновский) (1873 – 1928) обратил внимание на сходство организации различных объектов в естествознании и сделал вывод о единстве закономерностей их построения, а следовательно – и о возможности их изучения в обобщенной форме методами абстрактно-аналитической индукции, эксперимента, моделирования явлений из одной области с помощью средств из другой области, дедукции на основе общих закономерностей для решения проблем в частных науках. Это направление исследований А.А. Богданов назвал тектологией (от tectow – плотник, строитель, творец и «логос» – слово, учение), использовав термин, предложенный ранее Э. Геккелем, и считая, что тектология, как и математика, противостоит частным наукам, изучающим специфические для каждой области законы и свойства. Она направлена на выявление общих закономерностей и способствует установлению общего языка для различных наук, облегчает не только усвоение знаний, но и перенос методов из одной области в другую.

Основной труд А.А. Богданова «Всеобщая организационная наука (тектология)» (1-й том вышел в 1911 г., заключительный третий том – в 1928 г.) был переведен на немецкий и английский языки и стал первой попыткой построения общей теории организации и структуры физических и биологических комплексов (этот термин он использовал как аналог современного понятия «системы»), а также человека и человеческих организаций. Он подходил к комплексам на основе принципа «целое больше суммы своих частей» и признания устойчивости и организованности в качестве универсальных механизмов их формирования. Большое внимание А.А. Богданов уделял понятию кризиса (аналог бифуркации или катастрофы в современной теории динамических систем), а также процессам отбора и формам биорегуляции, широко используя понятие обратной связи, но, конечно, не употребляя самого термина, который родился в теории регулирования систем много лет спустя.

Самое удивительное, что А.А. Богданов, не имея еще достаточного эмпирического материала, которым располагает современная наука, утверждал изоморфизм физических, биологических и социальных законов, то есть существование общих принципов самоорганизации материального мира

на всех его трех этажах – в мире косной материи, живого вещества и общества. Более того, он сделал вывод, что существование общих принципов делает возможным единый язык описания и попытался это осуществить. К сожалению, работа Богданова осталась незавершенной, а его утверждения, что универсальность законов тектологии делает излишней философию и т.п. сделали тектологию предметом политической критики в 1920-е гг. В результате и то положительное, что эта теория в себе заключала, было надолго забыто, а сам автор вскоре умер после поставленного на себе эксперимента по обменному переливанию крови.

Научные заслуги А.А. Богданова получили признание лишь в конце ХХ столетия: в 1994 г. его работам была посвящена специальная конференция в Лондоне. По мнению Н.Н. Моисеева, гениальное прозрение Богданова разрушало традиционные философские построения классического рационализма эпохи Просвещения, и тектология была не просто своеобразной предтечей кибернетики, но оказалась значительно шире кибернетики. С современных позиций она представляется естественной составляющей теории самоорганизации – перспективной дисциплины, которая развивается под несколькими названиями: теория самоорганизации, теория универсального эволюционизма, теория синергетики и другие.

Значителен вклад и Людвига фон Берталанфи, который, начиная с 1928 г. в Австрии пытался найти некий синтез между двумя противоположными биологическими теориями – биологическим механицизмом и витализмом и сформулировал в ряде лекций и публикаций концепцию организменной биологии. А уже после Второй мировой войны предложил рассматривать живые организмы как «иерархически организованные открытые системы, сохраняющие себя или развивающиеся в направлении достижения состояния подвижного равновесия» с окружающей средой, а в 1954 г. стал одним из основателей Общества исследований в области общей теории систем.

Л. Берталанфи определял систему как комплекс взаимодействующих между собой элементов и различал закрытые системы (обменивающиеся с окружающей средой энергией) и открытые системы, в которых происходит обмен не только энергией, но и веществом. В качестве стационарного состояния открытой системы предлагалось считать состояние подвижного равновесия, когда все макроскопические характеристики системы неизменны, но микроскопические процессы ввода и вывода вещества непрерывно продолжаются. Л. Берталанфи с сотрудниками разработал аппарат описания поведения открытых систем на основе телеологических уравнений, отражающих характеристики поведения системы в каждый момент времени как отклонения от конечного состояния, к которому система как бы «эквифинально стремится».

38 ВенедиктовД.Д.Очеркисистемнойтеорииистратегииздравоохранения ГЛАВА 1 Системыи системный подход

Хотя первоначально и на работы Л. Берталанфи не обратили особого внимания, ему повезло больше, чем А.А. Богданову, поскольку он дожил до времени, когда из технических устройств периода Второй мировой войны (приборы по управлению зенитным огнем) родилась новая отрасль науки и техники – производство и использование электронно-вычислительных машин и кибернетика – «наука о наиболее общих законах управления сложными динамическими системами в природе, в живых организмах, в человеческом обществе, в сложных автоматизированных технических устройствах»9.

Вот тут-то и вспомнили Л. Берталанфи как основоположника общей теории систем, хотя последующие исследования выявили трудности в практическом применении этой теории и породили критику ряда ее исходных принципов. В.Р. Эшби критиковал Берталанфи за эмпиризм, М. Месарович и другие считали общую теорию систем «теорией формальных (математических) моделей реально существующих (или абстрактных) систем». П.К. Анохин отмечал, что Л. Берталанфи так и не смог вскрыть тот единственный фактор, который из множества компонентов с беспорядочным взаимодействием и создает систему. А Н.Н. Моисеев отнес теорию Л. Берталанфи к числу «несостоявшихся наук», не внесших в анализ сложных систем какихлибо методологических или конструктивных прорывов. Были и другие критические замечания, появились и разные версии теории систем.

Под влиянием критики и в результате интенсивного развития близких научных дисциплин Л. Берталанфи в 1962 г. внес уточнения в свою концепцию, но споры на этом не закончились. Не осталось незамеченным и что Л. Берталанфи умалчивал о работах А.А. Богданова, хотя не мог не знать о них10.

Помимо А.А. Богданова и Л. Берталанфи в развитии теории систем, системного подхода и кибернетики велика также заслуга П.К. Анохина, разработавшего еще в 1930 – 1934 гг. теорию функциональных систем организма как замкнутого циклического образования с обратной информацией («обратной афферентацией») о результате их действия. Научное наследие П.К. Анохина включает важнейшие философские, общебиологические и общенаучные заключения об основном свойстве живой материи – выживаемости и способности формировать функциональные системы, о системообразующей роли полезного результата, о пространственно-временном континууме и опережающем отражении действительности, о структуре поведенческого акта, о роли информации в естественно-научных и социаль- но-психологических исследованиях и целый ряд других. Эти заключения оказываются исключительно важными для анализа и решения целого ряда сегодняшних медико-биологических, социальных и даже политико-органи- зационных проблем.