46. Принцип "ультраустойчивости" как основа адаптационного управления. Организационный поиск и понятие "обучаемости" системы. "Спираль обучения" и уровни организационного обучения.

Устойчивость, доведенная до своего предела, прекращает любое развитие. Чересчур стабильные формы — это тупиковые формы, эволюция которых прекращается. Стремление к гомеостазису должно компен­сироваться другими тенденциями, определяющими рост разнообра­зия организационных форм. Одна из таких тенденций может быть выражена Принципом ультраустойчивости, Как мы уже говорили, любая система задается определенным набором Существенных Пере­менных, значения которых колеблются в некотором приемлемом диа­пазоне, который и задаст поле значений названных переменных.

Принцип Ультраустойчивости утверждает, что любая система действует избирательно (селективно) по отношению к Полям значений ее главных переменных, отвергая те из них, которые ведут параметры данной системы к критическому состоянию (потере устойчивости) и сохраняя те которые этого не допускают.

Если изменение некоторого параметра (соответствующее изменению внешних условий или внутренней среды) делает систему неустойчивой, так что Существенные Переменные грозят выйти из «физиологических» границ, то система приходит в критическое состояние, которое после отбора ряда способов поведения заканчивается нахождением устойчивого поля, т. е. способа поведения, обеспечивающего сохранность системы. Ультраустойчивость соответствует приспособляемости на высшем уровне, включая обучение (она соответствует изменению уровня обучения системы).

Принципу ультраустойчивости в практике социального управлеяния соответствует принцип «ограниченной рациональности», согласно которому способности человеческого мышления формулировать и решать сложные проблемы в очень малой степени сравнимы с масштабом проблем, решение которых требуется для объективного рационального поведения в реальном мире или даже для приемлемого приближения к такой объективной рациональности. В результате люди в социальной системе не рациональны и не иррациональны, а «намеренно рациональны», так как постоянно стремятся преодолеть ограниченность своих знаний, осуществляя процессы познания, обучения и устранения неопределенности.

Под адаптацией понимается изменение характеристик или способов функционирования, направленное на повышение эффективности. учи:ель. Адаптивные системы обладают свойством самообучения и самоприспоблепия к внешней среде.

47. Принцип «внешнего дополнения» в построении систем управления как отражение теоремы неполноты формальных языков к. Гёделя.

Стэффорд Бир. Кибернетика и управление производством 1965г

(Изд. Наука, Москва)

Глава 9 Принцип внешнего дополнения

            Работы таких ученых, как Гёдель, над проблемами типа проблемы неполноты формальных языков велись в совершенно новой области. Ибо, действительно, разве можно говорить о математике в прежнем смысле, если они занимается уже не просто математическими операциями, а стремится выяснить, что она может и чего не может утверждать. Один из первых создателей этой новой области — Гильберт (Hilbert) назвал ее метаматематикой или теорией доказательств. Второй термин полностью объясняет содержание предмета, само возникновение которого связано с постановкой вопросов о «доказуемости». Термин метаматематика подразумевает, что язык, на котором мы обсуждаем, например, нераз­решимость предложения, не является тем же языком, которым это предложение написано, а представляет со­бой язык высшего порядка, называемый метаязыком.

Необходимо подчеркнуть, что систематическое рассмотрение этих проблем в логике в настоящее время тесно переплелось с математической теорией множеств, которая сама по себе имеет непосредственную связь с кибернетикой. Теория множеств дает многие средства, необходимые для описания систем и их преобразований, а также для исследования таких вопросов, как изомор­физм, о котором упоминалось выше. Кибернетики широко воспользовались как той частью теории множеств, которая рассматривает множество точек и входит в топологию, так и другой, которая исследует абстрактные множества в чистой алгебре. Здесь мы вплотную подходим к работам современных математиков, в числе которых следует назвать такие имена, как Бурбаки (Bourbaki) во Франции (общий псевдоним группы ученых) и Клини в США, внесших существенный вклад в обе ча­сти теории множеств.

В этой главе мы хотим изложить основную идею нового принципа, получившего название принципа внеш­него дополнения. Эта идея связана как с метаматематикой, так и с теорией «черного ящика». Я хочу проиллюстрировать эту идею на конкретном примере из моего собственного опыта. В свое время на одном металлургическом заводе методами исследования операций была проведена научно-исследовательская работа, охватывающая ряд производственных процессов, целью которой была разработка приспосабливающейся системы управления производством. Эта работа была выполнена в рамках программы исследования производства методами исследования операций, отчет о работе опубликован в журнале «Applied Statistics» [11]. Здесь же мы намереваемся рассмотреть структуру этой системы с киберне­тической точки зрения. Первоначально была принята схема для анализа производства, приведенная на рис. 3. В основу построения этой схемы были положены сле­дующие соображения.

На реальное производство влияет сложная окружающая среда, обозначенная на схеме прямоугольником, названным «действительные факторы». На основании изучения окружающей среды была построена в виде формулы математическая модель, отображающая факторы, влияющие на производство. На схеме связь моде­ли с действительными факторами представлена пунктир­ной линией знаком А, указывающим на приближенное соответствие модели и реальной действительности.

Далее, были разработаны методы составления производственною плана на основании этой модели. При этом, естественно, предусматривалось, что план может быть реализован в действительном производстве. Эта связь представлена пунктирной линией со знаком приближенного соответствия В. Таким образом, в той части схемы, которая соответствует реальной действительно­сти, показаны факторы окружающей среды, влияющие им производство, а в части схемы, изображающей упра­вляющие устройства, представлено аналогичное отношение, т. е. операционная модель, влияющая на план. Далее, план воплощается в производстве, что обозначено жирной сплошной линией в нижней части схемы. Итак, пока что как будто все обстоит благополучно. Однако сели   бы   факторы   окружающей    среды,   влияющие на производство, существенно изменились, то возникла бы необходимость соответственно изменить операционную модель. Предусмотренный с этой целью механизм пред­ставлен в виде обратной связи в верхней части схемы.

Такая система планирования, очевидно, обладает способностью управления. Действительно, если приближенное соответствие, обозначенное А, в среднем отображает реальную действительность, то и план, рассматриваемый как аппроксимация В действительного производства, также в среднем будет вполне осуществим. Более того, такая ситуация является устойчивой, поскольку любое серьезное возмущение в окружающей среде, которое влияет на производство, будет через цепь обратной связи подстраивать операционную модель, что, в свою очередь, повлечет соответствующее изменение плана, восстанавливая приближенное соответствие В. Поскольку имеется механизм обратной связи, соединяющий реальные факторы с операционной моделью, то, предпо­лагая, что этот механизм является достаточно действенным, можно выразить устойчивость самого управляю­щего устройства через эффективность перехода от модели к плану по линии, обозначенной С. Таким образом, управляющее устройство можно считать устойчивым тогда, когда переход С выполняется идеальным образом.

Предположим, что условие устойчивости управляющего устройства всегда соблюдается. Рассмотрим те­перь, что произойдет, если вмешается руководство предприятия и, исходя из конъюнктурных соображений, потребует внесения изменения в план. В этом случае измененный план также может быть реализован в производстве, но уже благодаря внутренним ресурсам самого производства и его хорошей организации непосредственно в цехах. В результате соответствие В сохраняется. Вся система продолжает безотказно работать, и вследствие того, что в факторах, непосредственно влияющих на производственные процессы в цехах, не произошло никаких изменений, на схеме совершенно справедливо не отражено влияние реального производства на реаль­ную окружающую среду, а, следовательно, отсутствует и обратная связь к операционной модели. Даже пред­положив,   что  такое  вмешательство  руководства  в  план происходит постоянно, мы видим, что система остается устойчивой и никаких недоразумений не возникает. Однако беда заключается в том, что переход С уже не является прежним, а ведь устойчивость управляющей части определялась как раз через постоянство именно этого перехода. Получается, что на языке управляющей части системы наличие и отсутствие управления одно и то же, так как в пределах этого языка изменение во всей системе установить невозможно,  оно неопределимо.

Можно указать много других видов возмущений, затрагивающих всю систему в целом, которые приводят к тому же результату: все продолжает обстоять благополучно с точки зрения управляемых процессов, но об­наруживается, что язык самого управляющего устройства страдает неполнотой. Опасности, скрытые в такой ситуации, достаточно очевидны. При проведении экспе­риментальных исследований на этой стадии в действительности наблюдалось, что при некоторых возмущениях, влияющих на производство, модель на него не реагировала, поскольку эта модель является абстракцией реальной действительности. Предполагалось, что рассматриваемая система может реагировать на такие возмущения, поскольку при инвариантности перехода С план производства должным образом не изменится, нарушится приближенное соответствие В и реализация плана не сможет быть осуществлена. Однако, поскольку одновременно на план влияли внешние для системы воздействия, обусловленные вмешательством руководства и возмущениями со стороны окружающей среды, возникли очень сложные и запутанные взаимодействия. Таким об­разом, оценить с какой-либо определенностью поведение системы стало совершенно невозможно. Система перешла в состояние, для которого язык управления стал совершенно неопределенным. Более того, развитая в мета­математике теория показывает, что любая попытка исправить положение за счет усовершенствования языка управляющей системы обречена на провал. Можно добиться того, что усовершенствованный язык даст лучшее описание системы, но нельзя гарантировать, что при использовании этого языка никогда не возникнет неразрешимой задачи.

На схеме (рис. 4) показано, как решается задача. Если язык управляющего устройства не может быть адекватным в силу теоремы неполноты, то его необходимо подчинить управлению извне, выражаемому языком высшего порядка, или метаязыком. В таком случае язык, при помощи которого выражается устойчивость управления в переходе С, можно непрерывно контролировать   извне   по   отношению   к   самому   управляющему устройству. Чтобы выйти за рамки этого языка, но в то же время не оторваться от реальной системы, очень существенно привязаться к такому свойству системы, которое неразрывно связано с ее действительным существованием. Следовательно, бесполезно просто разрабатывать другой язык для описания реальной ситуации, ибо он в силу теоремы Гёделя также может содержать неразрешимые предложения. . Совершенно очевидно, что решение проблемы заключено в примерном соответствии А и В, ибо эти звенья являются непосредственными мерилами того, каким образом язык управления связан в обоих направлениях с реальными процессами производ­ства, происходящими в цехах.

Если система действительно устойчива, то А и В, как меры эффективности языка   управления,   применяемого  для   описания   ситуации будут коррелированы. При действии на систему возмущения, эта корреляция, обозначенная на рис. 4 буквой r, будет изменяться. Если в системе управления предусмотрен контур обратной связи, обеспечивающий изменение перехода С от фиксированной операционной модели к вырабатываемому плану в соответствии с изменением корреляции r, то язык управления не будет более неразрешимым.

Необходимо сразу подчеркнуть, что корреляция r сама по себе не может быть описана в терминах каких-либо параметров системы, так как она описывает поведение самой управляющей части. Таким образом, с полным основанием можно считать, что информация, поступающая в план по этому новому контуру обратной связи, представляет собой выход «черного ящика». Язык управления, в который вводится эта новая информация, очевидно, не способен оценить поведение r, ибо r относится именно к тем элементам всей системы, которые неразрешимы для языка управления. В практиче­ском исследовании, пример которого здесь приводится, было принято именно такое решение, т. е. был разработан метод измерения r и введения результатов этих измерений в переход С. Только после этого задача была успешно решена.

Приведенные рассуждения, а также рассмотрение практического примера позволяют сформулировать один из принципов прикладной кибернетики. Этот принцип сводится к тому, что в силу теоремы неполноты Гёделя любой язык управления в конечном счете недостаточен для выполнения поставленных перед ним задач, но этот недостаток может быть устранен благодаря включению «черного ящика» в цепь управления. Назначение «черного ящика» состоит именно в том, чтобы формулировать решения, выражаемые языком более высокого порядка, которые по определению, конечно, не могут быть выражены в терминах управления. При этом указанные решения призваны устранять недостатки первоначально созданной машины, принимающей решения. Насколько мне известно, этот принцип в прикладной кибернетике до сих пор еще никем не формулировался и, кроме того, он   вообще   использовался   только   в   экспериментальных (ручных) моделях систем управления, о которых шла речь выше. Однако я глубоко убежден, что для построе­ния истинных кибернетических машин, предназначенных для выработки стратегических решений, затрагивающих все производство, этот принцип будет необходим. Я на­зываю его принципом внешнего дополнения, ибо он представляет собой практический метод преодоления следствий теоремы неполноты. Для того чтобы подобрать «ключ» к реальной действительности, которую мы стремимся описать неразрешимым языком, необходимо дополнить этот язык принципиально неопределимым «черным ящиком».

Если такая трактовка трудна для понимания, то ее можно пояснить аналогией из элементарной логики. Предположим, что я не понимаю значения слова «сфера». Я справляюсь в словаре и нахожу, что в нем дается значение «шар». Но я не понимаю и этого слова и смотрю теперь словарь на слово «шар». На этот раз я нахожу значение «сфера». Таким образом, получается пороч­ный круг. Этот язык мне ровно ничего не сообщает. Порочный круг необходимо где-то разорвать. Кто-либо показывает мяч, говоря: «Вот вам шар, или сфера». Мы называем такое определение демонстрационным. «Ключ» к языку найден в реальной действительности. Анало­гичным образом принцип «внешнего дополнения» вводит факты промышленной жизни в неполный язык управления, который ее описывает. Но в этом случае следует ожидать, что сам новый элемент не поддается точному определению. Другими словами, следует ожидать, что этот новый элемент будет не чем иным, как «черным ящиком».