7.11. Проектирование систем в сравнении с анализом систем

Можно ли считать, что многочисленные неопределенные ситуации, упомянутые выше, делают анализ невозможным или, во всяком случае, бесполезным? Не проявляем ли мы излишний оптимизм, надеясь найти из миллионов альтернатив одну оптимальную? Может показаться, что преимущественность можно установить только чудом.

Нужно напомнить, что эти неопределенные ситуации составляют проблему, существующую не только в воображении исследователя, но и в действительности. Фактическая неопределенность политических и физических окружающих условий, разнообразие и неустойчивость наших целей, многочисленность и неопределенность препятствий, которые может воздвигнуть противник, указывают на то, что мы должны создавать системы, которые будут удовлетворительными или жизнеспособными при самых разнообразных обстоятельствах. Это означает, что задача заключается в том, чтобы изобретать гибкие и прочные системы, а не просто рассматривать предложенные в свое время системы и сравнивать их между собой. Изобретательность в проектировании систем имеет два назначения. Первое - оказать помощь руководителю в решении проблемы готовности ко многим случайностям. Второе, что наиболее важно для самого исследователя, - это упростить анализ.

Приведем пример, показывающий, как это происходит на практике. В ходе широкого исследования бомбардировочных систем приходилось рассматривать вопрос об уязвимости отдельных элементов системы при полете бомбардировщиков противника. Одним из таких элементов являются взлетно-посадочные полосы (ВПП). Создание модели, описывающей уязвимость ВПП, значительно усложнится, если мы будем вынуждены рассматривать не только такие вопросы, как максимальная длина уцелевшего участка полосы, но и вопрос о том, сохраняются ли неповрежденные рулежные дорожки, обеспечивающие выход самолета на уцелевший участок ВПП. Пользуясь программой для вычислительной машины, решающей задачу о случайном бомбометании методом Монте-Карло, мы должны были бы заставить машину исследовать большое количество возможных путей доступа и, совершая тысячи испытаний случайных бомбометаний в качестве составной части более обширного исследования, могли бы сделать расчеты несоразмерно дорогостоящими.

Один из путей решения этой проблемы состоит в строительстве такого числа рулежных дорожек, при котором вероятность отсутствия выхода на неповрежденный участок ВПП была бы мала. Увеличение количества рулежных дорожек не требует больших затрат не только по сравнению с общей стоимостью бомбардировочной системы, но и по сравнению со стоимостью отдельной базы. Если мы увеличим их количество, то получим более надежную систему из взлетно-посадочных полос и рулежных дорожек. Это создает уверенность в ее живучести и одновременно упрощает общий анализ так, что приближенный расчет требуемого количества рулежных дорожек делает излишней затрату больших усилий на разрешение общей проблемы выхода самолета на неповрежденный участок ВПП. Еще более мощным средством может быть использование ракетных ускорителей, чтобы совершать взлет с коротким разбегом или с места. При этом необходимость исследования взлетно-посадочных полос может отпасть полностью.

Анализ систем с большой живучестью достаточно прост. Анализ плохих, малонадежных систем также не вызывает большого труда. По-настоящему плохие системы не требуют больших затрат времени на анализ, поскольку нет, например, необходимости оценивать живучесть самолета при поражении его топливной системы.

Если общая живучесть сложного объекта зависит от живучести многих его элементов, то вероятность сохранения его боеспособности при бомбометании будет мала и примерно равна вероятности поражения противником одного из критических для общей жизнеспособности системы элементов. При более тщательном анализе можно было бы точно оценить степень полезности сохранившихся элементов системы. Но это не стоит труда; и так очевидно, что система плоха.

Точно так же, если мы создаем систему, в которой вероятность выхода из строя при бомбардировке с разумными пределами интенсивности какого-либо из ее критических элементов будет невелика, то вопрос о взаимном влиянии живучести элементов становится несущественным.

В ряде случаев для создания большей уверенности в живучести системы можно пойти на не вызывающую больших затрат определенную избыточность в ее конструкции.

При анализе возникают сотни подобных проблем. Всегда важно не принимать системы такими, как они получились, а совершенствовать их, устраняя обнаруженные при анализе причины их недостаточной эффективности.

Существуют ли какие-либо общие принципы создания живучих систем? Не существует рецепта изобретательности, и создание военных систем должно следовать эмпирическому характеру военных проблем. Но некоторые из них настолько часто встречаются, что можно дать общие для них рекомендации. Мы упомянем две из них. Первая состоит в том, чтобы использовать существенные различия в требованиях, предъявляемых к системам в военное и мирное время. Мы можем назвать это «принципом различия между термоядерной войной и миром». Вторая состоит в том, чтобы при разработке стратегических систем воспользоваться различными требованиями к участкам полета вне зоны и в зоне действия ПВО противника. Это «принцип наибольшего накала в зоне боевых действий». Приведем пример системы, в которой второй принцип использован очень изобретательно.

При определенном уровне развития техники и при заданных размерах самолета увеличения скорости можно достичь только за счет уменьшения дальности действия. Сверхзвуковые скорости очень полезны для уменьшения потерь в зоне действия истребителей противника, но не столь важны для длинного участка полета между нашими базами и границей зоны ПВО противника. В проекте самолета В-58 хитроумно сочетается наше стремление к максимальной дальности и к высокой скорости, поскольку он обладает способностью к «сверхзвуковому рывку», которая достигается применением двигателей с форсажными камерами, используемыми только при прорыве зоны ПВО противника. Таким образом, фактически становится возможным получить все выгоды, предлагаемые сверхзвуковыми скоростями и большой дальностью полета, характерной для обычных самолетов.

Можно привести много примеров систем оружия, с выгодой использующих различия между миром и термоядерной войной. Рассмотрим пример с укрытиями для ракет или самолетов от атомного нападения. В неопределенно долгий мирный период укрытия подвергаются действию тех же сил, что и гражданские сооружения в той же местности. При короткой атомной кампании им придется вынести гораздо большие нагрузки, но только один или два раза. При разумном проектировании следует принимать во внимание это различие. Допустимые нагрузки в военное время могут превосходить пределы упругости используемых строительных материалов и вызывать деформации, недопустимые в гражданских сооружениях или в многократно используемых военных сооружениях. Они, однако, не повредят выполнению укрытиями их военной задачи. Можно привести и другие примеры систем, в которых используются существенные различия между требованиями мирного и военного времени.

Ранее в связи с проблемой создания самолета с ядерными двигателями говорилось, что проблему защиты от облучения летного и наземного экипажей самолета можно разрешить, используя эти различия. Еще один пример: бомбардировщики, производящие дозаправку топливом на земле, гораздо более полно используют эти различия, чем бомбардировщики, производящие дозаправку в полете. В системах, использующих дозаправку топливом в полете, прихо­дится в военное время перевозить горючее - самый дешевый и самый объемный элемент системы оружия по воздуху на большие расстояния. В системах, использующих дозаправку топливом на земле, горючее перевозят на большие расстояния за океан в мирное время медленным морским транспортом и только во время войны или маневров, как правило, переправляют его на самолетах. Некоторые методы рассредоточения заправочных баз хорошо используют это различие, позволяя сокращать расходы по организации снабжения и эксплуатации в мирное время и сокращать время рассредоточения, столь важное в военной обстановке. Самолеты, способные при крайней необхо­димости взлетать с помощью ракетных ускорителей, также используют это различие.

Как обстоит дело с возможностью создания систем, способных удовлетворительно действовать в непредвиденных обстоятельствах? Пример самолета В-36 демонстрирует стремление ВВС иметь средство гарантии на случай неблагоприятно развивающихся политических или военных событий. То, что это верная мысль, становится очевидным, если вспомнить подчеркнутые выше неопределенные ситуации.

Ч. Хитч уже указал пути учета неопределенностей на примере разрешения одной из неопределенностей в процессе разработки самолета В-36. Мы воспользуемся его примером и разовьем некоторые его рассуждения. В табл. 7.3 указаны две системы, более или менее связанные с бомбардировщиками, имевшимися в нашем распоряжении в пятидесятые годы; одна из них зависит от заморских баз, а другая состоит из бомбардировщиков с очень большой дальностью полета. Таблица показывает, как действуют обе системы при следующих двух условиях: а) при доступных замор­ских базах и б) без них. Мы расширим как перечень альтернативных систем, так и перечень альтернативных случайных событий. Это сделано на рис. 7.3, где показано также, как будут действовать системы при некоторых случайных событиях.

Таблица 7.1 - Объекты, разрушенные гипотетическими бомбардировочными силами

Система	При использовании заокеанских баз (а)	При невозможности использования заокеанских баз (б)	Ожидаемый результат, если вероятность (а) -90%	Наихудший результат
Система, зависящая от заокеанских баз	100	20	92	20
Бомбардировщики с очень большой дальностью полета	50	50	50	50 (минимакс)

Случайные события, указанные на рис. 7.3, связаны не только с метеорологическими условиями, но и с расстояниями от территории противника; это потеря всех баз в пределах 450 км (1 морск. миля равна 1,6 км) от границ противника, потеря всех баз в пределах 800 км и т. д. для нескольких дискретных областей.

Возможна и другая схема потерь баз. Можно предполагать, например, потерю всех баз в пределах одного политического района, но и этого примера нам будет достаточно. Прежде всего можно заметить, что перечисленные случайные события, хотя они составляют всего лишь небольшую подгруппу из всех возможных, гораздо более обширны, чем приведенные в таблице. Обладание всеми заморскими базами или полное отсутствие их - это крайние случаи. У нас есть очень много баз в различных странах. Хотя политика этих стран отнюдь не является полностью независимой, значительный элемент независимости все же имеется. Вероятность того, что мы потеряем все такие базы, включая, скажем, и те, что находятся в Канаде и штате Мэн, существует, но она очень мала. Мы включили в рассмотрение возможное отпадение штата Мэн, чтобы показать, что возможно все: мы не можем быть полностью уверены даже за нашу базу в Лаймстоуне⁶².

Можно заметить, что перечень альтернативных систем, действующих в этих переменных обстоятельствах, хотя и длинен, но также ни в коей мере не исчерпывающий. В него

1 2 3

4 5

1 -	Очень хорошая		2 -	Плохая		3 -	Очень плохая
4 -	Хорошая		5 -	Удовлетворительная

Рис. 7.3. Некоторые бомбардировочные системы и возможные ситуации при потере баз.

включены некоторые системы, которые могут действовать только при «благоприятной» погоде. Это, например, будет верно в буквальном смысле для системы, состоящей из одних истребителей-бомбардировщиков с ограниченным радиусом действия, не предусматривающей использования специальных самолетов-заправщиков, или превращения своих бомбардировщиков в заправщики, или таких мер отчаяния, как полет на полную дальность без возвращения. Результат ее деятельности, если мы располагаем базами в пределах 450 км от территории противника, будет очень плохим при плохих метеоусловиях и очень хорошим при хорошей погоде; даже при хорошей погоде результат будет плохим, если мы отступили за 450 км, и при любой погоде он будет очень плохим, если нас оттеснят еще дальше.

В этом перечне имеются также некоторые системы, которые как бы постоянно одеты в водонепроницаемый костюм подводного пловца и носят еще вдобавок «галоши и зонтик». Такие системы полезны при дождливой погоде, но в хорошую погоду они довольно неудобны. Примером таких систем могут служить межконтинентальные системы, в которых либо вообще не используется дозаправка топливом, либо используется дозаправка топливом только в воздухе; эти системы неэффективны при ограниченном бюджете независимо от того, какие базы имеются в нашем распоряжении, так как они построены исходя из предположения, что дальность их действия всегда будет максимальной. По-видимому, наилучшим примером таких систем являются системы, которые могут действовать только на полную дальность без возврата на свою территорию.

Эти примеры описывают две крайности, которые имел в виду Ч. Хитч: его «минимаксную» систему⁶³ и систему с максимальным ожидаемым результатом. Эти примеры показывают несовершенство обоих крайних решений по сравнению с другими альтернативами. Как указал Хитч, и минимаксная система, и система с максимальным ожидаемым результатом являются плохими. Последняя совершенно не подготовлена к худшему случаю и, вероятно, может стать бесполезной при малейшем признаке дождя. Первая подготовлена только к худшему случаю и не может использовать преимущества, которые возникнут в любых из многих более вероятных и более благоприятных обстоятельств. Более того, как уже подчеркивалось ранее, мы не определили, что собой представляет худший случай и какова должна быть система, которая с наименьшими расходами выполнит свою задачу при такой катастрофе. Мы предположили, что штат Мэн, по-видимому, не отпадает и что Лаймстоун, по-видимому, останется в наших руках, но какие другие бедствия мы можем еще предусмотреть? Можем ли мы быть абсолютно уверенными в Омахе⁶⁴? Существует реальная проблема определения максимального бедствия, которое мы хотим свести до минимума, но в спокойные минуты нам следует признать, что некоторые события, о которых мы говорили в этой связи, например политическое отпадение штата Мэн, не очень вероятны и также не полностью поддаются контролю противника.

Мы проведем различия между несколькими типами неблагоприятных обстоятельств. Одни из них, например нападение противника с намерением уничтожить наши базы, зависят от решений противника. Если наши базы очень слабы, то нападение, вероятно, может быть успешным. Этот тип событий нельзя рассматривать как неудачное стечение обстоятельств. Мы можем рассчитать возможности противника и учесть результат нападения при анализе систем. Такие события можно назвать системными. Пути их учета в анализе мы уже рассматривали.

Другой вид неблагоприятных событий мы обычно имеем в виду, когда говорим об учете в ходе планирования случайных непредвиденных событий. Типичным примером таких событий служит погода, настолько плохая, что она лишает нас возможности вылета с ряда баз. Такие события не подчиняются контролю ни с нашей стороны, ни со стороны противника и они рассматриваются как неблагоприятное стечение обстоятельств или как несистемный фактор. К нему нужно быть готовым, но следует напомнить, что здесь мы ведем противоборство с природой, а не с противником. Когда мы сталкиваемся с умным противником, то разумно предположить, что он выберет наилучший из известных и доступных ему альтернативных путей, чтобы использовать наши слабые места. Природа, однако, несмотря на некоторые доказательства в пользу противоположного, представленные в рассказах Турбера⁶⁵, все же не злонамеренна.

С позиций планирования политические неожиданности находятся где-то посередине между природными бедствиями и нападением противника, но ближе по характеру к первым. Последствия дипломатических ходов не поддаются системному предсказанию в отличие от результата взрыва бомбы на конкретной взлетно-посадочной полосе. Но, как и метеорологические условия, их возможность следует принимать во внимание. Чтобы учесть их, нам нет необходимости приписывать точные численные значения вероятности отпадения одного из наших союзников. Мы должны уметь грубо наметить пределы этих вероятностей и вынести некоторые суждения, например: 1) вероятнее всего, что в ближайшие десять лет или подобный срок мы потеряем по крайней мере несколько из наших ста с лишним баз; 2) менее вероятно, что мы потеряем все базы; 3) Новая Англия⁶⁶ политически надежна как место для размещения баз.

Важно, однако, быть готовыми не только к наиболее вероятным, но и к некоторым менее вероятным событиям. Это вопрос обеспечения гарантий. Разнообразные системы, указанные в перечне альтернатив на рис. 7.3, обеспечивают различную степень гарантии при непредвиденных событиях. Кажется маловероятным, что однотипные системы будут оптимальными в различных сложных и неопределенных обстоятельствах, с которыми могут встретиться Соединенные Штаты. Делая выбор системы для разработки, благоразумно застраховаться и разрабатывать больше, чем мы хоте­ли бы приобрести⁶⁷. На это указывал Хитч и другие авторы.

Это означает, что мы откладываем окончательный выбор системы для внедрения в производство на более поздний срок.

Такая тактика откладывания решения используется не только при выборе направлений разработки систем, но также и при выборе любой гибкой системы на любом этапе цикла ее разработки, приобретения и эксплуатации. На рис. 7.3 показано несколько систем, которые могут действовать различным образом при соответствующих обстоятельствах. Когда мы приобретаем одну из таких систем, мы оставляем выбор путей ее применения до тех пор, пока одно из таких событий не произойдет.

В альтернативные системы, показанные на рис. 7.3, заложен третий принцип -«принцип многоцелевого применения». Обеспечение гибкости означает затяжку окончательных решений. Может создаться впечатление, что задача анализа систем состоит не столько в помощи при подготовке решения, сколько в воздержании от него. Не поведет ли это к тому, что Гамлет станет моделью современного генерала? Гамлет, в конце концов, принял решение; то же предстоит сделать и нам. Идея сохранения гибкости в решениях состоит не в том, чтобы откладывать решения, а в том, чтобы мы не принимали его преждевременно. Решение означает выбор одного пути действия из многих; оно закрывает путь другим альтернативам.

Насколько совместима необходимость принятия решения с необходимостью развивать гибкие системы, жизнеспособные при самых различных альтернативных обстоятельствах? Ответ заключается в том, что гибкая система не включает все альтернативы путем их простого сложения. Это простейшее из возможных их сочетаний. Из-за бюджетных ограничений, даже если выбираем для каждого альтернативного события один тип системы оружия, мы, вводя его в нашу совокупность систем, автоматически жертвуем некоторым количеством единиц других систем оружия. Система, которая будет удовлетворительно решать свои задачи в различных обстоятельствах, хороша именно потому, что она дает нам возможность действовать в определенных обстоятельствах, не жертвуя чрезмерно своей эффективностью в случае иных событий. Она будет хороша, например, если дает нам возможность действовать в различных обстоятельствах и вместе с тем исключит необходимость создания какой-либо специальной системы. В нашем списке этим свойством обладают системы, которые можно многократно использовать с одной и той же целью.

На рис. 7.3 перечислены различные виды стратегических бомбардировочных систем, одни из которых состоят из самолетов одного типа, другие представляют собой совокупность различных типов бомбардировщиков, каждый из которых может использоваться в различном диапазоне условий, а третьи состоят из многоцелевых бомбардировщиков. Выбирая между этими бомбардировочными силами, важно рассмотреть их характеристики во всех представляющих интерес обстоятельствах, а не только в каком-нибудь одном. Это означает, что мы должны рассматривать не только ожидаемый вариант, но и возможность использования его в непредвиденных обстоятельствах, от последствий которых мы хотим застраховаться. Это означает также, что недостаточно страховаться только на случай возникновения непредвиденных обстоятельств - даже когда мы рассматриваем систему оружия, которая в первую очередь была задумана как средство страховки, - ибо могут быть и альтернативные средства. Всегда полезно задать вопрос, не могут ли некоторые из этих страховочных средств быть использованы в других, вполне вероятных обстоятельствах. Таким образом, существует взаимосвязь между целью страховки и другими целями. Предположим, что у нас есть две системы, которые одинаково хороши, когда они действуют с территории Соединенных Штатов, но одна из них гораздо лучше другой в предположении, что Канада остается нашим союзником. Очевидно, что вторая система будет предпочтительнее, если у нас нет стопроцентной уверенности в том, что мы лишимся всех наших союзников. Наш выбор будет еще очевиднее, если эти системы будут обладать характеристиками, свойственными двум последним системам из показанных на рис. 7.3.

Обратимся теперь к двум другим из упоминавшихся выше событий. Рассмотрим случай, когда первый удар наносит противник и когда первый удар наносим мы. Многие полагают первый случай более вероятным, другие настроены более оптимистично. В любом случае ясно, что мы далеки от уверенности. Мы видели раньше, что системы, которые выглядят вполне удовлетворительными, в случае первого удара противника (предположим, по нашим союзникам) могут быть непригодными для действий в других условиях. Создание системы, которая хорошо выполняет свою задачу в этих обоих случаях, приобретает, таким образом, большое значение. Такая система может, например, предупредить существенный ущерб нашему обществу, если мы нанесем ответный удар неповрежденными стратегическими силами при нападении противника на наших союзников. В любом случае противнику будет ясно, что, даже если он нанесет удар непосредственно по нашим стратегическим силам, его собственные военные и гражданские объекты могут быть разрушены. Такая система является надежным средством сдерживания от нападения на Соединенные Штаты. Она может обеспечить некоторую гарантию и на тот случай, если сдерживание окажется безуспешным. С другой стороны, как указывалось ранее, способность к предупреждению неожиданностей повышает надежность политики сдерживания.

Описанная система обладает преимуществом перед другими системами, показанными на рис. 7.3 и описанными ранее. Но такое преимущество не создается случайно, оно является следствием тщательной разработки.

Работа по созданию таких многоцелевых систем требует изобретательности в построении элементов системы, системы в целом и принципов ее использования. Такая изобретательность полезна, даже если речь идет только о небольших системах, о которых мы привыкли думать как об элементах другой, большей по масштабам, системы. Обычная математическая теория полезности предполагает наличие законченной иерархии предпочтительности. Весьма сомнительно, однако, чтобы этот постулат был реалистичным или хотя бы имел какой-то смысл, будучи применен к отдельным лицам; еще менее он применим к целым нациям. Сомнительно, в частности, что у нас есть средства для сопоставления каждой из двух выбранных наугад сложных проблем национальной обороны. В некоторых случаях мы просто не знаем, предпочитаем ли мы одну или другую стратегию или остаемся безразличными.

С другой стороны, возможны некоторые частичные иерархии предпочтительности, и в ходе изучения систем мы можем расширять их по мере того, как увеличиваются наши знания о предложенных системах, а также по мере того, как мы развиваем более объемлющие критерии, и, самое главное, как мы разрабатываем пути действия, которые обладают преимуществами по сравнению с рассмотренными ранее. Схемы предпочтительности всегда неполны и все время развиваются по мере накопления информации о располагаемых альтернативах и целях наших действий.

Приняв во внимание широкие пределы неопределенностей и другие трудности, описанные ранее в этой главе, можно задать вопрос: возможно ли, если только это не будет делом необычайной удачи, создать систему, малую или большую, которая была бы преимущественной по отношению к ее многим миллионам альтернатив?

Если этот вопрос предполагает возможность нахождения оптимума, в смысле наилучшего из возможных, то это вопрос не по существу.

Речь идет о создании чего-то лучшего. И здесь трудности наших проблем в некотором роде превращаются в преиму­щества.

Решения, принятые для многих из важных проблем, могут быть неудовлетворительными. В этом не будет ничего удивительного, если вспомнить о рассмотренных нами трудностях, вызванных быстрым и непрерывным развитием современного вооружения. Последствия этих изменений сложны, трудно понимаемы и с еще большим трудом поддаются учету в практике. Организации, принимающие решения и претворяющие их в жизнь, должны быть большими, чтобы справиться со всеми деталями исполняемых ими больших программ. Но такие организации, как мы отмечали ранее, при рассмотрении возможности использования противником неоптимальной стратегии проявляют значительную инертность. Это справедливо для обеих сторон. Существующие программы могут отставать от жизни. Стратегии могут быть инертными. Поэтому для изобретательного человека, занимающегося созданием систем и в значительной степени освобожденного от деталей ежедневной работы, существует возможность изучить обширные последствия надвигающихся технических и политических изменений.

Даже если анализ систем и не может определить идеальное «лучшее» (а определение понятия «наилучшего возможного» сталкивается с трудностями, аналогичными тем, которые препятствуют определению «наихудшего возможного»), он полезен, если сможет найти систему и обосновать, что она отчетливо лучше, чем те, которые были бы приняты в других случаях. А то, что это возможно, анализ систем уже показал.