Принцип структурно-функциональной организации

Мыслить систему – значит мыслить элементы, из которых она состоит, и мыслить связи между элементами, объединяющие их в систему. Конечная цель системного подхода – структурированное представление системы в виде модели.

Понятие элемента как физически неделимой части целого со временем стало отражать условную неделимость как объекта, в делении которого пока нет необходимости. Элемент – это категория прекращения деления целого. Понятие “связь”, “отношение” говорит о наблюдении синхронности сосуществования двух частей. В понятие “функция” включено представление о “смысле” или “цели” отношения и о некоторой длительности его осуществления, функция есть целенаправленный процесс осуществления отношений (Аристотель, 1937; Кювье, 1937; Оптнер, 1969; Анохин, 1979).

Понятие “отношение” обнажает источник свойств вещи. Явление вещи может происходить только как ее взаимодействие с другими вещами (доступное для наблюдения). Его и фиксируют как “свойство” объекта исследования. При этом из поля зрения как бы выпадает внешний акцептор этих свойств. Свойство определяется как “одноместное отношение” (Сарабьянов, 1990; Перегудов, Тарасенко, 1989). Множество свойств (реализуемых отношений), которыми может быть охарактеризован объект исследования, позволяет говорить о множестве языков, с помощью которых можно выполнить его описание, что одновременно служит основанием для декомпозиции этой системы. Например, такие характеристики особи (элемента), как пол, возраст, зрелость, генотип, позволяют описать популяцию (систему) на языке состава – полового (2 группы), возрастного (х групп), половозрелого (3 группы), генотипического (3 группы по одному биаллельному гену). Имеются два источника происхождения языков описания: это совокупность свойств объекта (совокупность отношений объекта с окружением) и набор изучаемых уровней иерархии. Первая рекомендация рассматриваемого принципа – установление списка языков для описания системы.

Среди множества типов отношений (классификации, включения, порождения) для моделирования первостепенное значение имеет отношение преобразования. В модели статический (материальный) объект фиксируется как набор количественных характеристик, численно заданных свойств. Отношение между статическими объектами предстает как функция (динамический объект), например, как “влияние”, “изменение”. В числовом формате (в простейшем случае) это отношение представлено двумя рядами чисел (X, Y) – либо характеристиками двух объектов в разные моменты времени (тогда говорят о динамике), либо значениями двух признаков у набора вариант (тогда говорят о выборке) (см. раздел Приемы составления формул). С этой точки зрения объект предстает как поток чисел, а отношение между объектами – как преобразование одного потока (X) в другой (Y).

Иначе, количественное описание отношения предстает как функция преобразования ресурса – в продукт, преобразование одних данных (множество X) – в другие (множество Y) (Ракитов, 1977).

Здесь структурная блок-схема строения отношений между объектами (объект – связь – объект) превращается в динамическую блок-схему осуществления отношения (входной элемент – процесс преобразования – выходной элемент). ВХОД преобразуется в ПРОЦЕССЕ функционирования в ВЫХОД (Винер, 1983). В таком контексте отношение предстает математической функцией и может быть выражено в виде уравнения преобразования потоков (рис. 1.1).

Для графического представления отношений строят блок-схему. Блок-схема есть способ “визуального мышления”, который позволяет оперировать со “зримым явлением сущности”. Системный подход, предлагая жесткие правила, превращает эту операцию в исследовательскую процедуру. На наш взгляд, в основе понятийной структурно-функциональной блок-схемы должны лежать всего лишь два графических элемента:

• стрелки представляют “потоки”, количественные характеристики элементов системы, признаки; они всегда имеют единицы измерения; за стрелками стоят морфологические элементы системы, это – переменные;

• прямоугольники представляют отношения между элементами, или функции преобразования одних потоков – в другие; функции не имеют единиц размерности, они лишь производят измеряемый поток.

Э ти правила только кажутся элементарными, в практике моделирования они позволяют построить жесткую основу для модели, выявляя неполноту наших представлений (Ладенко, 1981). Вторая рекомендация принципа – выражать отношения системных элементов сначала в форме понятийной, но жестко структурированной блок-схемы, затем в виде модельных уравнений. Система описывается, как минимум, на двух уровнях иерархии.

Структурно-функциональный подход ставит вопрос о способах декомпозиции целого. Рассматривая живой объект либо как данность, либо как процесс существования, его анализ можно провести двумя разными способами. В первом случае система может быть разделена на статические (структурные, топографические, морфологические) части, или связанное функциями множество частей. Во втором случае на части (этапы) делится процесс существования объекта, образуя совокупности динамических (функциональных, физиологических) элементов, или связанное потоками множество функций. Однако для реальных объектов статические компоненты (агенты исполнения динамики системы) неотделимы от динамических компонентов (способа связи статических компонентов). Характеризуя разные стороны системы, ни термин “структура”, ни термин “функция” оказываются не в состоянии целиком охватить существо объекта. Объединяющим понятием становится “организация”. Временной аспект понятия “организация” предполагает поочередное рассмотрение то органа (элемента), то его функции (связи с другим органом) в порядке их реализации (Паавер, 1976; Мороз, 1987; Саламатов, 1991). Организационная блок-схема представляет собой временную развертку структурной блок-схемы. Этот прием структурирования системы очень важен для построения имитационных моделей (см. раздел Виды моделей).

Структурирование биосистем осложняется множеством нестрогих корреляций между функциями их частей. Ключевыми понятиями выступают мультифункциональность (любой орган выполняет множество функций) и полиструктурность (любая функция выполняется множеством органов) (Северцов, 1980; Славин, 1989; Пучковский, 1998). Любые две функции выполняются двумя пересекающимися множествами органов, т. е. наблюдается наложение функций друг на друга (трансгрессия). Для адекватного (контринтуитивного) представления действительности (помимо описа-ния прямых функций органов) на более глубоком уровне иерархии приходится строить модели субстратного (органного) взаимодействия между функциями (Коросов, 1999). Не только уровни потоков (переменных) связаны друг с другом, но также и параметры функции преобразования разных потоков.

В соответствии с третьей рекомендацией принципа следует акцентировать внимание на возможной зависимости параметров разных функций друг от друга. Система описывается уже на трех уровнях иерархии – как множество элементов (2 верхних уровня) и как множество функций в пределах элемента (2 нижних уровня) (подробнее см. Принцип эмерджентности).

Противоречие структурно-функционального принципа ставит вопрос о границах систем в условиях всеобщей взаимосвязи. В рамках конкретного исследования граница изучаемой системы определяется целью этого исследования.