Тема 1. Роль системных представлений в практической
деятельности человека.
Основные термины и понятия системного анализа
§1.1. Предварительные замечания
Одним из направлений гуманитаризации высшего образования, преодоления крайностей технократизма, развития системного мышления инженеров является введение в учебный план многих вузов ряда синтетических меж- и наддисциплинарных курсов. Одним из них является курс системного анализа. Он предназначен в первую очередь для студентов инженерных специальностей, связанных с проектированием систем различного назначения.
Современный системный анализ является прикладной наукой, нацеленной на выяснение причин реальных сложностей, возникающих перед «обладателем проблемы» (конкретная организация, предприятие, коллектив, индивид), и на выработку вариантов их устранения. В наиболее развитой форме системный анализ включает и непосредственное, практическое улучшающее вмешательство в проблемную ситуацию.
Основной идеей системного анализа является рассмотрение любой группы взаимосвязанных объектов, отдельных объектов и даже процессов как систем различного уровня сложности. Это называют системностью, т.е. обладанием всеми признаками системы. Системность, как мы увидим дальше, действительно есть всеобщее свойство Природы, материи, форма ее существования, а значит, и неотъемлемое свойство человеческой практики, включая мышление. Однако, всякая деятельность может быть менее или более системной. Появление проблемы - признак недостаточной системности, разрешение ее - результат повышения системности.
Желательность и необходимость повышения системности (разрешения проблем) возникает во всех мыслимых областях человеческой деятельности, включая, конечно, и инженерную. И здесь нужно отметить другой базовый принцип системного анализа - системный подход к разрешению проблем, что означает максимальный учет всего набора различных факторов, связанных с данной проблемосодержащей системой, и использование для их анализа и обработки целой системы процедур и методов. К ним относятся и строго формализованные операции (оптимизация, принятие решений, передача информации), и направленные на формализацию (экспериментальные исследования, построение моделей), и слабо формализованные (экспертные оценки, коллективный выбор), и в принципе неформализуемые операции (формулировка проблем, выявление целей, определение критериев, генерирование альтернатив).
В данном курсе мы рассмотрим основные понятия и методы прикладного системного анализа. Сюда относятся и общие фундаментальные понятия (система, модель, информация и пр.), и важнейшие конкретные понятия (эмерджентность, системность), и понятия, специфичные для системного анализа (декомпозиция, агрегирование, конфигуратор, проблематика и пр.). Смысл и содержание каждого из них будут раскрываться по мере их появления в ходе дальнейшего изложения.
§1.2. Роль системных представлений в практической деятельности
Наша первая задача в данном курсе будет показать, что человеческая практика системна. Впоследствии мы будем подробно и всесторонне рассматривать признаки системности, а сейчас отметим только самые очевидные и обязательные из них: структурированность системы, взаимосвязь составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели.
В качестве примера системы рассмотрим самую совершенную известную на сегодняшний день науке природную систему - человек. Понимание того, что человек - это сложнейшая, совершеннейшая система пришло далеко не сразу. В разные времена и у разных народов человека рассматривали и как центр бытия (античность), и как венец творения Бога (христианство), и как механический автомат (механицизм), и как «познающее мышление» (немецкая классическая философия). Наиболее близко к современным представлениям о человеке подошли философы Востока, рассматривавшие его как часть Космоса, Микрокосмос, управляемый духом. Лишь только во II пол. ХХ века в связи с развитием системных представлений о мире идеи системности были перенесены на человека.
Выше были перечислены основные признаки системности. Проследим их по отношению к человеку. Человек, как система, состоит из множества подсистем - нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной, мышечной, иммунной, костной, дыхательной и т.д., состоящими, в свою очередь, из ее более мелких подсистем и отдельных элементов (органов), которые также состоят из клеток и т.д., т.е. структурированность налицо. Каждая из этих подсистем неразрывно связана с другими (второй признак). Так, мышечная система в прямом смысле связана с костной, образуя подсистему более высокого уровня - опорно-двигательную. Для самой возможности ее функционирования необходима работа и пищеварительной системы, обеспечивающей питательные вещества, и сердечно-сосудистой, обеспечивающей их доставку, и нервной - управляющей всеми этими процессами и т.д. Нарушение в работе одной какой-либо системы моментально сказывается на работе остальных, приводит к перераспределению внутренней нагрузки в организме на другие системы и, в конечном итоге, - к повышенному их износу. Выход же из строя одной из систем приводит к катастрофическим изменениям в организме, часто заканчивающимся распадом самой системы (смертью). Так, в медицине известно, что у человека с нарушенным зрением обостряется слух, осязание; человек, потерявший ногу, проживет меньше, чем с обеими ногами. Такая системная организация человека не случайна. Она максимально рациональна с точки зрения возможности существования человека в природных условиях Земли, т.е. четко виден третий базовый признак системности. Понимание системной организации человека позволяет эффективно корректировать жизненные процессы, происходящие в нем. Рассмотрение же человека с любых иных позиций - огромнейшая ошибка.
По отношению к человеческой деятельности перечисленные выше признаки системности также легко могут быть выявлены: всякое наше действие преследует определенную цель, во всяком действии легко увидеть его составные части - более мелкие действия, которые должны выполняться не произвольно, а в определенной последовательности.
Такое построение деятельности носит название алгоритмичность. Понятие алгоритма возникло сначала в математике и означало задание точно определенной последовательности однозначно понимаемых операций над числами или другими математическими объектами. В последние годы стала осознаваться алгоритмичность любой деятельности, даже на первый взгляд неалгоритмизируемой, - изобретательство, сочинение музыки. В системном анализе делается отход от математического понимания алгоритма. Допускается, что в нем могут присутствовать и неформализованные операции (интуитивный выбор варианта и т. п.), важно лишь, чтобы этот этап алгоритма успешно выполнялся человеком, может даже и не осознанно. Интересна в связи с этим мысль Р.Х. Зарипова: «...подавляющее большинство элементов творческой деятельности, реализуемых человеком ... «по интуиции», на самом деле является неосознанной реализацией определенных алгоритмизируемых закономерностей, ... неосознаваемых, но объективно существующих и формализуемых критериев красоты и вкуса». Красота же в последнее время трактуется как интуитивно улавливаемая гармония мира.
Таким образом, мы видим, что всякая деятельность алгоритмична, хотя и не всегда алгоритм ее осознается. Возможную же причину неудовлетворенности результатом деятельности следует искать в несовершенстве алгоритма, устранять его «слабые места», т.е. повышать системность деятельности.
Роль системных представлений в практике постоянно увеличивается, растет сама системность человеческой практики. Последнее удобно проиллюстрировать примером повышения производительности труда.
Простейший и исторически первый способ повышения эффективности труда - механизация. Человек вооружается механизмами - от простейших орудий и приспособлений, приводимых в действие мускульной силой, до сложнейших машин. С помощью них один человек выполняет физическую работу, которую иначе пришлось бы выполнять многим людям. Однако, механизация имеет естественный предел: работой механизмов управляет человек, а его возможности ограничены физиологически. Машина не должна иметь очень много приборов - у человека всего два глаза, лопату нельзя делать слишком большой - поднимать ее придется человеку. Сам человек является «узким местом» механизации.
Решение проблемы состоит в том, чтобы вообще исключить участие человека из конкретного производственного процесса, т.е. возложить на машины не только выполнение самой работы, но и выполнение операций по регулированию хода работы. Технические устройства, объединившие эти две функции, называются автоматами и способ повышения производительности труда (он же второй уровень системности общественного производства) - автоматизацией. Однако, и у нее тоже существует естественный предел: в реальной жизни часто приходится сталкиваться с непредвиденными условиями и с невозможностью полной формализации многих практических действий - процесс руководства человеческими коллективами, медицинское вмешательство в жизнедеятельность организма человека, т.е. когда имеют место сложные системы.
При решении подобных проблем и возник третий уровень системности практической человеческой деятельности - кибернетизация, поскольку именно кибернетика первой среди других подходов стала претендовать на научное решение проблем управления сложными системами (хотя и она оправдала не все ожидания). Соотношение между тремя рассмотренными уровнями организации труда иллюстрирует рис.1.1.
Рис.1.1 Схема этапов повышения производительности труда
Основная идея разрешения проблем, связанных со сложными системами, состоит в том, чтобы с тех случаях, когда автоматизация (т.е. формальная алгоритмизация) невозможна, использовать ту человеческую способность, которая называется интеллектом - способность ориентироваться в незнакомых условиях и решать слабо формализованные задачи.