Искусство системного мышления необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем

ных несообразностей». Именно это произошло с концепцией вращающихся небесных сфер, которая до появления гелиоцентрической теории Коперника объясняла движение планет. Потом на обломках старой теории возникает новая, или ее получают в результате основательной модификации старой.

Возможно, есть и другие пути смены парадигмы. Что если подвергнуть сомнению факты, прежде принимавшиеся как данность? Не возникнет ли в результате что-нибудь новое и интересное? Природа, например, создает системы вполне естественным образом (а каким же еще?). По-другому она и не может. Но эти живые системы нельзя назвать четкими и упорядоченными. Они отличаются непредсказуемостью и не поддаются контролю, но зато в высшей степени способны к адаптации. Входящие в них сложные системы трудно воспроизвести или разгадать. Возможно, что мы, будучи частью природных систем, именно потому и не в состоянии изучать их объективно.

Практические потребности способствуют прогрессу знаний. Системное мышление получило толчок к развитию, когда люди поняли, как можно с его помощью улучшать жизнь.

Если проследить историю системного мышления как способности человека обнаруживать и применять на практике принципы обратной связи, возникновения эмерджентных свойств и циклической причинности, то оказывается, что первая из известных нам систем такого рода была изобретена человеком по имени Ктесибий, который жил в Александрии в III в. до н.э. Ему приписывают много изобретений, в том числе водяные часы. Скорость движения механизма в них обеспечивается постоянством потока воды. Она стекает по плавающему конусообразному клапану. По мере увеличения уровня воды такой плавающий конус поднимается к трубе, через которую подается вода, и частично перекрывает ее. Это уменьшает поток, уровень воды понижается, и клапан опускается вместе с ней. После этого поток воды увеличивается. Клапан опять поднимается и остается на уровне, обеспечивающем постоянство потока воды. Без клапана уровень воды в цистерне водяных часов понизился бы, поток воды ослаб, и ход часов замедлился. В нерегулируемые часы воду приходилось бы доливать

вручную. Часы, изобретенные Ктесибием, работают. Так что предшественник используемого в карбюраторах автомобилей поплавкового клапана был изобретен более двух тысяч лет назад для измерения времени.

Столетие спустя человек по имени Герон, также из Александрии, развил изобретение Ктесибия и создал несколько разновидностей поплавкового клапана. Вплоть до XVIII в. не было создано ни одной механической системы, использующей принцип обратной связи, которая бы не основывалась на изобретениях Герона, если не считать примитивного термостата, придуманного голландским алхимиком Дреббелем в 1605 г. Для превращения свинца в золото ему нужно было создать в тигле постоянную температуру, и он соорудил термостат, работавший точно так же, как те, что сейчас обогревают наши дома. Термостат оказался хорошим, а вот золото получить не удалось. Если бы Дреббель догадался запатентовать свое изобретение, то мог бы разбогатеть! Но он этого не сделал, и термостат был повторно «изобретен» лишь сто лет спустя.

Следующий важный шаг был сделан в области медицины и физиологии английским врачом Уильямом Харви, который открыл систему кровообращения. Он опубликовал свое открытие в 1628 г., показав, что именно сердце качает кровь, и тем опроверг господствовавшую в то время теорию, созданную еще Галеном в 170 г., согласно которой центральным органом кровеносной системы считалась печень. Сердце и кровеносные сосуды действительно образуют систему в виде замкнутого контура. Постоянные изменения и движения сердца и крови поддерживают внутреннюю стабильность организма. За прошедшее с тех пор время медицина постепенно разобралась в устройстве многих систем организма и выяснила не только то, каким образом поддерживается гомеостаз, т.е. осуществляется саморегулирование, но и то, как различные системы взаимодействуют между собой, обеспечивая слаженную работу организма. В середине 1970-х начала развиваться новая наука — психонейроиммунология. Теперь мы постепенно узнаем, каким образом взаимодействуют ум и тело, как стрессы и эмоциональные травмы увеличивают вероятность болезней, как мышление через механизм нейротрансмиттеров оказывает физиологическое воздействие на организм и как влияние лекарственных препаратов зависит от нашей веры в них, что доказывается эффектом плацебо.

Героем следующей главы истории создаваемых человеком систем стал Джеймс Уатт, родившийся в 1736 г. Он сделал два изобретения, увеличившие мощность уже существовавших тогда паровых двигателей. Во-первых, сконструировал конденсор, предотвращавший потерю пара в цилиндрах. Во-вторых, и это для нас самое важное, в 1788 г. он изобрел центробежный регулятор — революционное устройство обратной связи, автоматически регулировавшее скорость двигателя. С помощью этого устройства у машиниста появилась возможность контролировать плавность хода машины.

Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси свинцовыми шарами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Механизмы обратной связи обеспечили лучшее управление энергоустановками, и это ускорило ход промышленной революции. Обратная связь позволяет обеспечить саморегулирование. Машина, конструкция которой включает механизм обратной связи, использует результат собственной работы для регулирования входных параметров, а это и есть базовая концепция автоматизации. Автоматическое устройство самоуправляемо! Все, что работает «автоматически», использует обратную связь.

В 1948 г. Норберт Винер, профессор математики Массачусетского технологического института, опубликовал чрезвычайно важную для науки книгу под названием «Кибернетика» (Cybernetics) (24). Слово «кибернетика» происходит от греческого kybernetes, означающего «рулевой», т. е., правящий кораблем. Кстати, слово «правитель» происходит от того же корня. Винер определил кибернетику как науку об «управлении и связи в животном и машине». Это был важнейший вклад в изучение систем. Кибернетика изучает функционирование любых систем — живых, социальных и механических — независимо от их природы. Она увлекла нас амбициозным обещанием — объединить различные дисциплины, показав, что повсюду действуют одни и те же базовые принципы. Винер предположил, что основной принцип работы термостата может быть обнаружен в развитии экономики, рыночном регули-

ровании и системе принятия политических решений. Он определил свой подход как «метод управления системой, при котором входной информацией служат данные о прошлой деятельности». Саморегулирование систем с помощью обратной связи стало принципом конструирования, применяющимся почти во всех областях техники. Если вы в состоянии полностью контролировать одну из переменных в процессе, то можете косвенным образом влиять на все остальные, включая их механизм обратной связи. Результатом развития этого подхода стали следящие системы. Это сервомеханизмы, или саморегулирующиеся устройства, в которых управляющий выходной сигнал сравнивают с управляющим входным сигналом и разницу используют для управления следующим шагом. Сервомеханизмы используют в автоматических пилотирующих устройствах на кораблях, самолетах, боевых и космических ракетах.

Достижения кибернетики были предвосхищены во всем, кроме разве что самого названия новой науки, шестью годами ранее. Ряд передовых мыслителей в области биологии, вычислительной техники, антропологии, инженерии и философии начиная с 1942 г. провели ряд конференций, организованных фондом Джосайи Мейси. Эти знаменитые конференции проводились ежегодно в 1942–1951 гг. На них присутствовал и Норберт Винер. Среди других участников были антрополог Маргарет Мид; Грегори Бейтсон, сделавший вклад в философию науки, психиатрию, теорию эволюции и системное мышление; Джон фон Нейман, один из основателей вычислительной математики; и Уоррен Маккаллох, автор новаторских работ в области искусственного интеллекта. Это пьянящая интеллектуальная атмосфера послужила основой развития теории политических игр, кибернетики и работ в области искусственного интеллекта, а также дала начало широкому использованию принципов обратной связи в социальных, механических и биологических системах. Сложившийся на тех конференциях междисциплинарный подход, нашедший отражение в книге Стивена Хеймса «Кибернетическая группа» (25), создал возможности для последующего развития системного мышления, кибернетики и многих других направлений.

Из представления о единстве принципов развития и организации сложных систем, которые, таким образом, могут быть предметом математического описания, родилась общая теория систем. Ее ос-

новы были разработаны биологом Людвигом фон Берталанфи, изложившим свои идеи в книге «Общая теория систем» (26). Общая теория систем изучает не функции, а структуру систем. Она нашла применение в исследовании сложных систем в физике, химии, биологии, электронике и социологии, а также послужила основой для развития теории информации и математического моделирования электрических цепей и других систем.

Системный анализ представляет собой сходную группу идей относительно возможностей управления и оптимизации социальных и технологических систем. Карл Дойч в книге «Нервы управления» применил кибернетический подход к анализу политических процессов (27).

В 1961 г. Джей Форрестер в оказавшей большое влияние книге «Индустриальная динамика» (28) применил принципы кибернетики к проблемам экономических систем, промышленности и жилищного хозяйства. Позднее тот же ученый сделал предметом анализа с применением техники компьютерного моделирования другие социальные и экономические системы, результатом чего стала область науки, известная как системная динамика. В книге «Динамика развития города» (29) Форрестер предпринял попытку понять причины роста и упадка городов. Но если удалось смоделировать сложное взаимодействие сил, образующих ткань городской жизни, можно сделать и попытку применить тот же подход к еще более масштабным объектам. Именно эта возможность подтолкнула Римский клуб к организации в 1970 г. конференции «Затруднительное положение человечества». Форрестер и его коллеги приступили к созданию модели мировой динамики, представлявшей собой глобальную электронную таблицу. Результатом стала нашумевшая книга «Пределы роста» (30). При помощи методов компьютерного моделирования в ней исследовались взаимосвязи между загрязнением среды, экономическим и демографическим ростом, а также были сделаны крайне противоречивые выводы относительно перспектив дальнейшего развития. Основная идея книги заключалась в том, что при сохранении нынешних тенденций в области демографии, загрязнения среды, производства продовольствия и использования природных ресурсов возможности

роста будут исчерпаны в течение 100 лет. В следующей работе, «По ту сторону пределов» (31), на основе дальнейшего анализа были предложены несколько более оптимистичные выводы.

В 1960-х началось развитие новой ветви кибернетики, нацеленной на исследование отношений между наблюдателем и изучаемой им системой. Эта дисциплина, известная как кибернетика второго порядка, впервые рассмотренная в исследовании Хайнца фон Ферстера, изучает то, как люди создают модели систем, частью которых сами являются. При этом предполагается, что наблюдатель неотделим от исследуемой им системы, а значит, должны существовать обратные связи между ним и системой, подобные тем, что имеют место в самой изучаемой системе. Кибернетика второго порядка нашла применение в терапии семейных отношений и в анализе социальных систем, а также оказала влияние на развитие психологии и эпистемологии (каким образом мы знаем, что мы знаем). Своим дальнейшим развитием кибернетика второго порядка обязана книгам и исследованиям таких авторов, как Франческо Валера и Умберто Матурана.

Системное мышление внесло вклад в развитие многих областей. Оно повлияло на работы таких известных ученых, как Стивен Хоукинг (физика и космология), Ричард Доукинс (эволюционная биология) и Дипак Чопра (медицина). В своей известной книге «Пятая дисциплина» Питер Сенге сделал системное мышление инструментом анализа проблем менеджмента и лидерства и предложил использовать системные архетипы для решения проблем бизнеса.

Мы надеемся, что этот очень краткий, отражающий нашу личную точку зрения обзор даст вам представление о главных этапах развития системного мышления. Мы рассчитываем, что идеи теории систем и кибернетики, которые внесли столь огромный вклад в развитие технической цивилизации, со временем окажут влияние

ина совершенствование нашего мышления.

Вкниге Льюиса Кэрролла «Алиса в Зазеркалье» Красная королева объясняет Алисе, что нужно очень быстро бежать, чтобы остаться на месте. Но оставаться на месте невозможно. Если вы не развиваетесь и не двигаетесь, то отстанете. В усиливающей петле