Методы и технологии генерации системного знания

представление систем в виде характерных математических моделей нелинейной динамики, способных проявить сложное поведение систем;

взаимосвязь хаоса и порядка, существование законов возникновения устойчивых структур в диссипативных системах;

глубокая связь самоорганизации с симметрией систем.

Творческие активы синергетики образуют физика и математика. Присущая системе сложность воспринимается через сложность движения. Системы для синергетики – это математические динамические модели непрерывного или дискретного времени (обыкновенные дифференциальные уравнения или точечные отображения с параметрами).

Свойство «открытости» системы синергетика воспринимает как принцип. Открытая система оформляется в синергетике как математическая динамическая модель. На нее переходит присущая системе сложность, воспринимаемая через движение. В отрыве от математической модели понятие открытой системы для синергетики не существует.

Синергетика глубоко осознает роль междисциплинарного взаимодействия в решении природных, общественных и техносферных проблем. В ее понимании перспектив устранения технологических барьеров первое место отводится решению вопросов сложности на фундаментальном уровне. Предполагается, что такие решения позволят создать математический язык понимания и объяснения сложности систем в самых разных формах ее проявлениях. На базе этого языка может быть создана платформа системной интеграции информационных технологий частных научных парадигм, совместное развитие и применение которых приведет к формированию глобального системного знания.

Статистический подход. Экспериментальной наукой созданы и продолжают создаваться с нарастающим темпом огромные объемы эмпирических данных о системах. Эмпирический материал об открытых системах не только велик по объему, но и неоднороден по своей природе. Данные об открытых системах ждут анализа. До настоящего времени они мало востребованы наукой о системах и в основном используются в рамках статистического подхода, имеющего в таких применениях низкую продуктивность, выступающего в роли «техники работы с незнанием» [1]. Статистические методы эффективны в тех случаях, когда удается на основе опытных данных сформировать адекватную систему статистических гипотез, для проверки которых

20

можно предложить определенную последовательность математических методов решений.

1.6. Данные. Информация. Знание

Данные. Новые методы сбора данных дают богатые возможности для работы с эмпирическим материалом об открытых системах. Необходимо представить исследуемую систему эмпирическим описанием, способным проявить вовне ее сущность. Эмпирическое описание представляет открытую систему в ее состояниях в условиях и ограничениях внешнего окружения. Каждое состояние системы задается набором показателей. Условия и ограничения среды, при которых наблюдались состояния системы, также представляются набором показателей.

Эмпирическое описание характеризуют его полнота и представительность. Полнота описания означает проявление в нем всей совокупности свойств системы, представительность – отражение в нем всех типических и особенных состояний системы.

Эмпирическое описание является ограниченным представлением открытой системы. Ограниченность описания обусловлена конечным набором доступных показателей, а также конечным числом доступных для наблюдения состояний системы. В эмпирическом описании система и среда обособлены. Значения всех показателей в эмпирическом описании получены в результате наблюдений и измерений реальности. Поэтому система, открытая в действительном мире, сохраняет это свойство в эмпирическом описании.

Информация. Вопрос о научном определении информации остается открытым. Информация – не материя, не энергия и не энтропия. Информация означает порядок и создание порядка, выражает объективное содержание связи между взаимодействующими материальными объектами, проявляющееся в изменении состояний этих объектов. Информация является инвариантной частью отражения реальности, поддающейся определению, объективации, передаче [14].

Информация делится на безусловную (о реальных событиях) и условную (теоретическую). Исследование открытых систем содержит два необходимых элемента: рецепцию (прием) безусловной информации; генерацию условной (теоретической) информации. Процесс познания конкретной системы применяется к реальным данным ее эмпирического описания – носителя безусловной информации о состояниях системы. Познание системы основано на ме-

21

тодологии, которая рассматривает систему как идеальный объект теории и задает ее тезаурус.

Условная информация задает соответствие между условными символами и реальными объектами. Методология познания воплощена в технологии. Применение технологии конкретизирует идеальный объект в нормативных форматах методологии познания, конкретный вид которых порожден эмпирическим описанием системы. В процессе познания возникает условная информация об исследуемой системе, фиксирующая факты соответствия и расхождения конкретных и нормативных форматов. Количество, ценность и осмысленность генерируемой информации обусловлены выбором носителя состояний системы, полнотой и представительностью ее эмпирического описания.

Знание. Результат процесса познания конкретной исследуемой системы завершается построением ее теоретической модели. Теоретическая модель раскрывает сущность системы в форме законов, закономерностей, структур, состояний, масштабов и механизмов взаимодействия, параметров порядка, эмерджентных свойств, атрибутов частей и элементов. Такая модель представляет формализованное знание о системе.

Процесс познания сущности открытых систем осуществляется в рамках новой общесистемной методологии. В рамках этой методологии интегрированы принципы организации познания, разработанные в философии на уровне универсальных понятий и категорий, и принципы организации познания конкретных явлений реальности на основе физического подхода.

2. СИСТЕМОЛОГИЧЕСКАЯ КОНЦЕПЦИЯ ФИЗИКИ СИСТЕМ

Наряду с философией, физикой и математикой системология становится ещё одной необходимой образующей естественной эволюции научного знания. Она несет в себе смыслы общего, свойственные всем наукам, является их другим измерением. Системология раскрывает общее в особенном, неизменное в изменяющемся, единое во множественном, организованное, упорядоченное и сопряженное в бесформенном, ноуменальное в феноменальном.

Триада фундаментальных наук и системология в совокупности и во взаимодействии образуют четырехчленную систему – кватернер (рис. 2.1).

Суть организации познания сложной системы составляют идеи, подобные тем, какие реализованы в физическом подходе, а именно:

22

основой всего являются постулаты фундаментального характера – аксиомы систем;

для задания системы как единого целостного объекта познания используются данные эмпирических наблюдений состояний системы;

существует набор наблюдаемых величин, способных через свою изменчивость отобразить все свойственные системе инварианты отношений порядка;

при разработке концепта системы решающее значение имеет применение принципа симметрии;

Системология Основополагающие закономерности системогенеза, базовые принципы системной организации

Рис. 2.1. Кватернер фундаментальных наук

проникновение в сущность систем сопровождается выявлением характерных типов системообразующих отношений, связанных с фундаментальными внутрисистемными взаимодействиями;

конечная цель познания системы – преодоление ее сложности, реконструкция её смысла, качественное описание и объяснение механизмов формирования её наблюдаемой изменчивости.

2.1. Конструктивное определение системы в физике систем

Понятие «Система» является предметом фундаментального исследования и продуктом познавательной деятельности, организующей понимание эмпирических фактов через постижение скрытых в этих фактах смыслов природы явлений и процессов. Данное понятие исходно возникает без определения. Разработка научного определения системы – фундаментальный вопрос системологии. Глубинной основой категории «Система» выступает понятие «Состояние».

23

Система проявляется в реальной действительности через множество носителей ее смысла, которые являются объектами действительного мира. Состояние носителя служит отображением какого-либо одного определенного смыслового среза системы.

Научное понимание и объяснение сущности системы во всех ее смысловых срезах связаны с определением множества состояний всех ее носителей.

Врезультате система получает свое оформление при определении множества

еесостояний.

Вфизике систем (ФС) понятие «Система» получает конструктивное оп-

ределение [18], [19] (рис. 2.2).

КМ

Оценка Слово

ФактСостояние

Рис. 2.2. Определение понятия «Система»: ОМ – онтологическое моделирование; КМ – коммуникативное моделирование; МС – моделирование состояний

На уровне общесистемного знания открытая система представлена триадой «Символ – Слово – Состояние». Эта триада передает смысловую организацию, смысловую активность, смысловые формы понятия «Система». Смысловая организация («Символ») раскрывает устроение многокачественного единства системы. Смысловая активность («Слово») проявляется через качества и свойства всех элементов и частей системной организации, порождающих язык системы. Смысловые формы («Состояние») определяют формальный синтетический образ (реконструкцию) системного единства, способный воплощаться в объектах реальности.

В действительном мире триада «Символ – Слово – Состояние» имеет свое отражение в триаде «Факт – Оценка – Носитель». Эта триада укоренена в наблюдаемой реальности («Факт»), соприкасается с реальностью через объекты действительности («Носитель»), устанавливает меры («Оценка»), выра-

24

жающие способность факта воспринимать и брать на себя смыслы системы, воплощенные в носителе.

Триада «Символ – Слово – Состояние» связана с триадой «Факт – Оценка – Носитель» через триаду «ОМ – КМ – МС» (см. рис. 2.2). Данная триада передает процессы познания, понимания и оформления идеи системы.

Онтологическое моделирование. Процесс познания сущности систем реализуется в онтологическом моделировании (ОМ). В процессе познания возникает символизированное знание о системе [7], [20], [21].

ОМ использует принципы устроения смыслового мира систем (доктринальная модель ФС), вводит и обосновывает основополагающие понятия и представления о системе (диалектическая модель ФС), применяет методологию познания сущности систем (конструктивно-методологическая модель ФС), воплощает раскрытые системные смыслы во внешних абстрактных образах (символическая модель ФС, знаковая модель ФС, портретные образы системы).

Коммуникативное моделирование. Система становится объектом по-

нимания и объяснения в результате коммуникативного моделирования (КМ), обеспечивающего преобразование общенаучного знания в знание обо всех актуальных состояниях системы. Свойства и качества элементов, частей и всей смысловой системной организации в целом отображаются в словах и понятиях языка систем, представленных на уровнях семов языка, его лексического состава, денотативных и коннотативных значений слов, синтагматических связей [22], [23].

В ФС язык систем разработан на трех уровнях – коммуникации, референции, детерминации. На уровнях коммуникации и референции построено понятийное пространство системы, в котором знание о системе организовано и развернуто в главных смысловых моментах, выраженных словами, понятиями и качествами понятий языка систем. Проблемой уровня детерминации является денотация слов языка. Решение этой проблемы порождает правила количественного оформления качеств понятий, понятий, слов.

Совокупность состояний системы, возникших в смысловом мире, определяет систему в категориях величины, количества и порядка, способную реализоваться в действительности. Носитель каждого такого состояния в мире факта известен. Через носитель возникает образ системы в реальном мире. Этот образ дан во множестве наблюдаемых состояний, унаследовавших каче- ственно-смысловое устроение системы, наполненных количественными зна-

25

чениями мер и их предметными атрибутами. Качество преобразования общенаучного знания о системе в научное знание о ее конкретных состояниях характеризуется мерами, служащими основанием при синтезе состояний и инструментом оценивания эмпирического факта и общесистемного знания с позиций завершенности синтеза.

Моделирование состояний. Актом оформления системы является моделирование состояний (МС), в итоге которого смыслы системы выходят на объекты реальности, отождествляются с фактом и порождают систему в новой форме проявления ее единства и целостности, обусловленной ее общей смысловой организацией. Для каждого экземпляра носителя создается реконструкция состояния системы.

Актуальные состояния определяются в чисто внешней форме через носитель и значения его мер. В результате моделирования возникают состояния системы, отвечающие сборкам ее качествований в смысловом мире. Каждое наблюдаемое состояние получает внутреннюю форму определения (научную реконструкцию), в которой оно задается набором информативных мер, организованных в самосогласованную смысловую структуру, оснащенную атрибутами, выражающими эмерджентные свойства и качества системы в данном состоянии.

2.2. Системология феноменального в физике систем

Системология феноменального имеет четыре уровня организации:

1.Методологические основания. Концепция парадигмы познания как логически завершенная система понятий, раскрывающих смыслы системогенеза.

2.Метатехнология. Концепция парадигмы познания, воплощенная в нормативном языке конструктивного выражения смыслов системы.

3.Конструктивная теория. Методы порождения понятий нормативного языка систем как формальных объектов.

4.Информационная технология. Алгоритмы отображения формальных объектов теории в их адекватные вычислимые конкретные представления.

Методологические основания. Системология феноменального представлена в моделях методологии [20], [22], определяющих систему на уровнях видения, познания, понимания и объяснения ее смыслов (рис. 2.3).

Базой для постижения феномена системы служит явление в его индивидуальности, осознаваемое как реальность, в которой природа изучаемого

26

объекта проявляется в том виде, в каком она доступна для непосредственного измерения и наблюдения. Обособление мира опыта связано с определением эмпирической области, в границах которой феномен системы в полном объеме проявляет себя как единство. Это единство получает актуальную конкретизацию во множестве объектов реальности – его носителей.

Доктринальная модель определяет понятие системы через ее представления в завершенных смысловых формообразах. Целиком опираясь на мир эмпирического опыта, системология феноменального строит философскую систему доктрин и основополагающих понятий о смыслах и о связях между смыслами системы.

Феномен системы Носители смысла

Рис. 2.3. Методологические основания системологии феноменального

Диалектическая модель определяет доктрины познания системы через базовые понятия, связанные диалектическими триадами, организованными в единую целостную иерархически устроенную понятийную систему.

Конструктивно-методологическая модель задает последовательность ступеней постижения смыслов системы на базе категории меры и всеобщего принципа симметризации – диссимметризации и создает структурные образы смыслов системы.

Символическая модель являет собой совокупность смысловых отношений, передающих все характерные внутренние закономерности системы через порождающие и выражающие моменты.

На уровне коммуникации построено понятийное пространство системы, в котором научное знание о системе выражено словами языка систем. Понимание смыслового содержания слов языка систем обеспечено триадами понятий, утверждающими диалектические отношения, отражающие смысловое устроение системы.

27

Пространство качествований представляет полное смысловое пространство системы, объясняет все возможные актуальные и потенциальные формы проявления ее феномена. Конфигурацию пространства качествований устанавливают механизмы системогенеза, формирующие идеалы единичностей системы и ее состояния.

Метатехнология. Системология феноменального познает и определяет смыслы системы в их символической форме. Главными целями метатехнологии являются конструктивное воплощение идей и принципов системологии феноменального и создание адекватного научного аппарата, организованного в единую схему познания, понимания и объяснения общих механизмов системогенеза (рис. 2.4).

Конструктивное определение системы

Онтологическое моделирования. Коммуникативное моделирование. Моделирование состояний

Рис. 2.4. Метатехнология системологии феноменального

Конструктивное определение системы включает ее познанную (символ), понятую (слово) и воплощенную (состояние) сущность. Процессы познания, понимания и воплощения смыслов системы реализуются конструктивно от факта к смыслу (ОМ) через осознание смысла (КМ) и синтез состояния системы к воплощению состояния в реальности (МС).

Вметатехнологии ОМ чистый внепредметный смысл символа переходит

всмысловое значение знака, средствами выражения которого служат формализованные понятия, выражающие аспекты сущности системы. Смысловое значение знака переходит на его предметное значение, воплощенное в формальных объектах портретов системы.

Вметатехнологии КМ язык систем превращается в целостную теоретическую систему научного знания, получает статус кодирующей системы, задающей все множество смысловых связей между словами, понятиями, качествами понятий. Лексический состав языка систем обогащается на уровне референции качествами понятий и их содержательными оценками, породив-

28

шими конструктивные определения понятий через отношения с объектами портретных образов системы.

В метатехнологии МС вводятся модели механизмов сборки состояний системы как организованного целого; модели рационального объяснения свойств, обусловленных системой в целом; модели механизмов, ответственных за формирование состояний, а также за возникновение глобальных и локальных свойств системы; модели свойств каждого показателя в каждом конкретном актуальном состоянии.

Конструктивная теория. В системологии феноменального имеются три раздела теории (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Конструктивная теория

Впервом разделе (теория ОМ) создается модель, определяющая систему

вее качественных особенностях, свойствах и устроении пространства ее состояний. В основе этой теории лежат аксиомы систем и принципы системообразования, порождающие идеальные объекты, обладающие характерными симметриями форм системной организации (формообразы). Задачей теории является установление закономерностей, раскрывающих отношения идеальных объектов. Идеальные объекты и открытые закономерности опосредованно применяются к описанию эмпирической реальности конкретных систем.

Во втором разделе (теория КМ) разрабатывается язык систем на уровне детерминации введением системы мер в смысловом пространстве системы. Язык обретает способность различать и объяснять свойства конкретных систем, выражать научное знание о системе, его ценность и полезность.

Втретьем разделе (теория МС) исследуются модели состояний системы, «механизмы сборки», классы состояний, эмерджентные свойства системы, механизмы, формирующие изменчивость свойств и значений показателей состояний, атрибуты элементов системной организации. В целях измерения объектов этого раздела теории создаются меры, устанавливающие правила отображения объектов на специальные качественные и количественные шкалы.

29