Глава 2. Управляемая система как предмет познания в естествознании

2.1. Проблема управления системой в аспекте кибернетики

Полноценный анализ функционирования систем управления неизбежно должен основываться на опыте - экспериментах и наблюдениях, позволяющих выявить динамические свойства системы.

Общие теоретические представления об управлении различными системами получили научное оформление только в середине XX века в виде кибернетики. Интересно, что термин «кибернетика» встречается в трудах Платона. Он обозначил данным словом правила управления обществом. Через две с липшим тысячи лет физик и математик А. Ампер в своей классификации наук термин «кибернетика» также применил к науке об управлении обществом. Понадобилось еще сто лет быстрого развития технических, естественных и гуманитарных наук, особенно средств связи и передачи информации, электронно-вычислительных машин, теории автоматов, физиологии животных и человека, математической логики, чтобы кибернетика приобрела новый статус, благодаря работам Норберта Винера [2].

Основная идея кибернетики: процессы управления и связи в машинах, живых организмах и обществе подобны, аналогичны. Общим для них является, во-первых, то, что в них происходят процессы передачи, хранения и переработки информации, а последняя есть не что иное, как разнообразные сигналы, знаки, сообщения. Если отвлечься от конкретного материала знака (звук, цифра, буква, электрический импульс, квант света, информационная молекула ДНК и т.п.), то сигнал представляет собой выбор между двумя или несколькими значениями. Во-вторых, общим для самых различных систем эффективного управления является то, что они обязательно содержат отрицательную обратную связь между результатом управления или слежения и управляющим устройством: следовательно, возможна всеобщая теория управления и связи. Таким образом, с введением понятия обратной связи под управлением все чаще начинают понимать организацию целенаправленных действий путем переработки информации.

Чтобы подойти к рассмотрению механизма управления и его роли в процессе развития любой системы, введем понятие обратной связи. Термин «обратная связь» возник в теории регулирования при создании систем автоматического управления техническими системами. Принцип обратной связи позволяет автоматически учитывать новые сведения о состоянии объекта при его малых отклонениях от желаемого состояния и менять соответственно управляющие воздействия, без вмешательства управляющего субъекта. Именно этот эффект и называется саморегулированием систем. Именно с помощью обратной связи система получает новые сведения о состоянии собственного здоровья, фиксирует отклонения и корректирует управляющее воздействие. Воздействие внешней среды вызывает отклонение какого-либо ожидаемого параметра, возникает информация, обратная связь, что, в конечном итоге, и формирует замкнутые контуры и функциональные системы. Например, снижение объема продаж на рынке товара, производимого вашей фирмой, - это есть отклонение от ожидаемого результата. На основе непрерывного учета отклонений спроса от предложения основан механизм рынка.

Обратная связь - это воздействие результатов функционирования какой-либо системы (объекта) на характер (модуляцию или стабилизацию) этого функционирования [5].

Если влияние обратной связи усиливает результат функционирования, то такая обратная связь называется положительной. Положительная обратная связь обычно приводит к неустойчивой работе системы, отрицательная - стабилизирует функционирование системы, делает ее работу устойчивой.

Открытие принципа обратной связи явилось выдающимся событием не только для понимания процессов саморазвития систем, но и имело исключительно важные последствия для понимания сущности процессов адаптации, управления и самоорганизации. Обратные связи являются основным фактором в формировании системных свойств, накоплении информации о поведении системы. Принцип обратной связи Н. Винер называл «посохом слепого» и «секретом жизни», а французский биолог П. Латиль - «секретом всеобщей упорядоченности и организованности». Любая функциональная система при эффективном использовании отрицательной обратной связи становится самосовершенствующейся. Так, в биологии считается, что для живых, биологических систем характерно действие других принципов управления. Эволюционное развитие, в отличие от технического прогресса, сопровождается приумножением не только порядка, но и разнообразия. Упорядоченность возникает как некая надстройка, дополнение к хаотическому движению. Выделяют два уровня управления системы: организменный и поведенческий. Первый из них воспроизводится наследственно и ориентирован на самосохранение вида или экосистемы. Второй обеспечивает удовлетворение потребностей системы во взаимодействии с внешней средой.

Таким образом, в русле кибернетики развивается операциональный анализ проблемы управления. С позиций кибернетики, управление - это целенаправленный информационно-организационный процесс, осуществляемый с помощью обратной связи. Основными составляющими этого процесса являются: целеполагание, информация и организация. В создании искусственных систем всегда участвует принцип «отсечения лишнего». Человек упрощает окружающий мир, чтобы получить возможность овладеть им, управлять. Поэтому в искусственных системах порядок и разнообразие противостоят друг другу. Управление в кибернетике построено на этой противоположности. «Как только машина начинает работать, в ней появляется упорядоченность, которая начинает уничтожать царящую неопределенность. Эта особенность - появление информации - и позволяет нам управлять кибернетическими системами. Информация уничтожает разнообразие, а уменьшение разнообразия является одним из основных методов регулирования... потому что поведение системы становится более предсказуемым».