CC BY
44ПЛЕНАРНОЕ ЗАСЕДАНИЕ
Сопредседатели - Козлов Владимир Николаевич,
д-р техн. наук, профессор СПбПУ, заслуженный работник высшей школы РФ, заместитель председателя СПб отделения МАН ВШ; Волкова Виолетта Николаевна, д-р экон. наук, профессор СПбПУ, заслуженный работник высшей школы РФ, член МАН ВШ
Ученый секретарь - Широкова Светлана Владимировна
канд. техн. наук, доцент СПбПУ, член-корр. МАНВШ
Васильев Юрий Сергеевич, академик РАН ВСТУПИТЕЛЬНОЕ СЛОВО
УДК 303.732
doi:10.18720/SPBPU/2/id20-106
Васильев Юрий Сергеевич,
д-р техн. наук, профессор, академик РАН;
Волкова Виолетта Николаевна, д-р экон. наук, профессор;
Козлов Владимир Николаевич,
д-р техн. наук, профессор
ТЕОРИЯ СИСТЕМ — ОСНОВА ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ СОВРЕМЕННЫХ ИННОВАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ
Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого
Санкт-Петербург, Россия, [email protected]
Аннотация. Целью данной статьи является анализ проблем, возникающих в условиях внедрения инновационных технологий третьей и четвертой промышленных революций. Прогнозируется, что активное развитие этих технологий изменят не только промышленность, транспорт, экономику в целом, но и кардинально повлияют на условия жизни человека. Эти технологии создают новую среду интеллектуального пространства, управление которым требует разработки новых подходов, инициируют новые проблемы управления не только производственными процессами, но и всеми социальными процессами, включая культуру и образование.
В статье показано, что возникшие проблемы приближают функционирование любых объектов к поведению живых систем со сложным непредсказуемым поведением, что вызывает необходимость переосмысления концепции открытой системы и организмического подхода Л. фон Берталанфи, концепций подвижного равновесия А.А. Богданова, принципиальной нервновесности Э. Бауэра, дальнейшего развития методов теории систем и их применения при моделировании сложных систем и проблем с большой начальной неопределенностью. Поэтому характеризуются особенности управления в таких системах, проблемы их устойчивого развития, потребность в осмыслении возникающих проблем, в разработке новых подходов и методов для принятия решений по управлению выбором и использованием инновационных технологий.
Обосновывается, что в современных условиях необходимы специалисты, которые понимают проблемы управления сложными системами при внедрении инновационных технологий, обладают широким спектром знаний, способны сочетать эти знания при разработке моделей для принятия решений. Знание принципов и особенностей открытых систем необходимо не только тем, кто создает и внедряет инновационные технологии, но и поможет ориентироваться всем, кто будет жить в новом сложном мире. Поэтому предлагается включить в учебные планы всех специальностей вузов дисциплины, в которых изучаются закономерности и методы теории систем и системного анализа.
Ключевые слова: инновации, инновационные технологии, киберфизическая система, методы организации сложных экспертиз, модель, организмический подход, открытая система, промышленные революции, теория систем, эмерджентность.
Yury S. Vasiljev,
Doctor of Technical Sciences, Professor, Academic RAS;
Violetta N. Volkova, Doctor of Economics, Professor;
Vladimir N. Kozlov, Doctor of Technical Sciences, Professor
SYSTEMS THEORY — THE BASIS OF HIGH EDUCATION IN THE CURRENT STATE OF INNOVATIVE TECHNOLOGIES
Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia, [email protected]
Abstract. The purpose of this article is to analyze the problems encountered in the in the current state of innovative technologies of the third and fourth industrial revolutions. It is predicted that the active development of these technologies will change not only industry, transport, the economy as a whole, but also radically transform the human condition. These technologies create a new environment of intellectual space, the management of which requires the development of new approaches, initiate new problems of managing not only production processes, but also all social processes, including culture and education.
We shows, that the problems that have arisen bring the functioning of any objects closer to the behavior of living systems with complex unpredictable behavior, which necessitates a rethinking of the concept of an open system and the organismic approach of
L. von Bertalanfi, the concepts of moving equilibrium by A.A. Bogdanov, and the fundamental disequilibrium of E. Bauer, the further development of systems theory methods and their application in modeling complex systems and problems with large initial uncertainty. Therefore, the features of management in such systems, the problems of their sustainable development, the need to understand emerging problems, to develop new approaches and methods for making decisions of the management of choice and the use of innovative technologies are characterized.
It is substantiated that in modern conditions, specialists are needed who understand the problems of managing complex systems when introducing innovative technologies, have a wide range of knowledge, and are able to combine this knowledge when developing models for decision-making. Knowledge of the principles and features of open systems is necessary not only for those who create and implement innovative technologies, but will help orient all those who will live in this new complex world. Therefore, it is proposed to include in the educational plans of all specialties of universities disciplines, in which the laws and methods of systems theory and system analysis are studied.
Keywords: innovations, innovative technologies, Cyber-physical system, methods of organizing complicated expertise, model, organismical approach, open system, industrial revolutions, systems theory, emergence.
Введение
Прогнозируется, что активное развитие технологий третьей и четвертой промышленных революций в ближайшее время изменит промышленность, транспорт, экономику, приведет к глубинным качественным преобразованиям во всех сферах жизнедеятельности.
Распределённая энергетика, беспилотные транспортные средства, робототехника, новые материалы, 3D-технологии, дальнейшее развитие автоматизации и цифровых технологий (интернет вещей, big date и др.), широкое внедрение киберфизических систем (англ. cyber-physical systems, CPS) и НБИК-технологий, «умные» среды и сети и т. д. приведут к значительному скачку в возможностях производительных сил.
Внедрение технических и технологических инноваций позволит повышать качество продукции, обеспечивать эффективность деятельности производственных предприятий и обслуживающих организаций. Инновации радикально изменяют не только производственную структуру, но и приводят к новой организации управления предприятиями и организациями в целом. При этом уже сейчас осознано, что технологические инновации могут оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие на все сферы социально-экономических систем, и необходимо принимать решения о целесообразности внедрения новых технологий с учетом полезности и последствий их внедрения. Поэтому важно проводить анализ развития технологий и принимать решения о целесообразности их широкого распространения. При этом весьма полезным представляется исследование процессов, происходящих при внедрении ин-
новационных технологий, с применением теории открытых систем с активными элементами.
1. Влияние эмерджентных технологий на создание новой среды жизнедеятельности человека
Активное развитие инновационных технологий третьей и четвертой промышленных революций, возникновение концепции киберфизических систем, создание информационно-управляющих комплексов для обеспечения производственных процессов и систем управления предприятиями и организациями существенно изменяют условия их функционирования.
Один из основных идеологов четвертой промышленной революции К. Шваб обращает особое внимание на то, что
«Мы стоим у истоков революции, которая фундаментально изменит нашу жизнь, наш труд и наше общение. По масштабу, объёму и сложности это явление, которое я считаю четвертой промышленной революцией, не имеет аналогов во всём предшествующем опыте человечества». ... «Четвёртая промышленная революция обладает потенциалом роботизировать человечество и поставить под угрозу наши традиционные источники смыслов, такие как работа, общество, семья, личность. В наших силах не допустить такого развития сценария, а использовать четвёртую промышленную революцию для движения человечества вверх к новому коллективному и моральному сознанию, основанному на едином представлении о судьбе. Всем нам надлежит постараться, чтобы произошло именно так» [1, с. 138].
По прогнозам К. Шваба:
«Многие из инноваций только зарождаются, но вскоре наступит тот переломный момент, когда технологии «начнут развиваться, наслаиваясь и усиливая друг друга, представляя из себя переплетение технологий из мира физики, биологии и цифровых реалий» [1, с. 9].
Прогнозируется, что технологии могут начать взаимодействовать независимо от человека, принимать собственные решения о корректировке производственных процессов, что позволит оперативно ликвидировать неисправности, непредвиденные отклонения от хода производственных процессов. Но возможно и нежелательное самостоятельное поведение роботизированных комплексов. В результате среда жизнедеятельности человека, функционирование предприятий и организаций приближаются к поведению живых биологических систем с активными элементами, с исследования которых начиналась теория Л. фон Берта-ланфи, и поэтому полезно переосмыслить концепцию открытых систем и организмического подхода к их исследованию.
В то же время анализ состояния развития концепций и методов теории систем [2 - 11 и др.] позволяет сделать вывод о том, что в основном эти исследования и результаты ориентированы на разработку и корректировку структур, процессов функционирования систем, моделей принятия решений по корректировке структур и принципов функционирова-
ния систем на основе развития математических методов и технических концепций.
Из идей Л. фон Берталанфи в основном было освоено понятие открытости, которое отражено в ряде определений системы и моделей принятия решений, а исходная концепция организмического подхода Л. фон Берталанфи и открытая им закономерность развития, противоположная второму началу термодинамики, пока не получили дальнейшего развития и практического применения.
Поэтому в новых условиях активного включения инновационных технологий практически во все сферы жизнедеятельности человека необходимо переосмысление концепций, которые возникали для понимания процессов в живых организмах. Более глубокий анализ этих концепций представляется в настоящее время перспективным для развития теории систем и разработки методов, которые позволят понять новые условия функционирования сложных технических комплексов и социально-экономических организаций, приближающие их к живым организмам.
Для более глубокого понимания поведения открытых систем с активными элементами полезно обобщить и сопоставить исследования Л. фон Берталанфи, А.А. Богданова, Э. Бауэра, Р. Акоффа и др. исследователей, развивавших идеи теории открытых систем с активными элементами.
2. Подвижное равновесие А.А. Богданова — Л. фон Берталанфи
Исторически считают, что концепция открытой системы и организ-мического подхода была предложена бельгийским ученым Л. фон Берталанфи позднее (1937 г.) [3], а опубликована еще позднее [12-14], чем в начале XX века российский ученый А.А. Богданов (Малиновский) предложил всеобщую организационную науку - тектологию [15],
В трехтомной работе «Тектология», которую А.А. Богданов писал с 1903 г. по 1922 г., предпринята попытка найти и обобщить организационные законы, проявления которых прослеживаются на неорганическом, органическом, социальном, культурном и др. уровнях, объяснить процессы развития природы и общества на основе принципа равновесия, заимствованного из естествознания.
Равновесное состояние системы А.А. Богданов рассматривает не как раз и навсегда заданное, а как подвижное равновесие, объясняя это наличием активности системы и обмена веществом и энергией со средой:
«... активности характеризуются всегда тем, что они производят изменения. С этой точки зрения не может быть речи о простом и чистом "сохранении " форм, таком, которое было бы настоящим отсутствием изменений. Сохранение является всегда лишь результатом того, что каждое из возникающих изменений уравновешивается тут же другим, ему противоположным, — оно есть подвижное равновесие
изменений. Организм в своей жизнедеятельности постоянно затрачивает, теряет, отдавая окружающей среде, свои активности в виде вещества своих тканей и энергии своих органов. Это не мешает ему оставаться — приблизительно, практически — "тем же самым", т. е. сохраняться. Взамен затраченного он столь же непрерывно берет, усваивает из окружающей среды элементы ее активностей в виде пищи, в виде энергии, получаемых впечатлений и т. п.» [14].
Л. фон Берталанфи связал введенное А.А. Богдановым понятие "подвижное равновесие" с понятием "эквифиналъностъ" и сформулировал закономерность эквифинальности:
«... при соответствующих условиях открытая система достигает состояния подвижного равновесия, в котором ее структура остается постоянной, но в противоположность обычному равновесию это постоянство сохраняется в процессе непрерывного обмена и движения составляющего ее вещества. Подвижное равновесие открытых систем характеризуется принципом эквифинальности, то есть в отличие от состояний равновесия в закрытых системах, полностью детерминированных начальными условиями, открытая система может достигать не зависящего от времени состояния, которое не зависит от ее исходных условий и определяется исключительно параметрами системы» [3, с. 42].
Важно оговорить, что термин "подвижное равновесие" имеет особый смысл, который сложно передать другими терминами и понять, не ознакомившись с работами А. А. Богданова и Л. фон Берталанфи. В частности, в английском языке нет термина, абсолютно передающего сложное понятие "подвижное равновесие" (moving equilibrium - движущееся равновесие; state of mobile equilibrium - состояние мобильного равновесия). Пытаясь найти термин для объяснения этого особого состояния, характерного только для живых систем, Л. фон Берталанфи использует несколько терминов "(quasi-)state equilibrium" - "квазистатическое равновесие", "dynamic equilibrium" - "динамическое равновесие".
Изучение особенностей этого "подвижного" состояния крайне важно для понимания процессов устойчивого развития открытых систем с активными элементами.
3. Закономерность Л. фон Берталанфи, объясняющая развитие
Главным новым результатом для понимания процессов в открытых системах является тот факт, что Л. фон Берталанфи начал свои исследования для того, чтобы «объяснить основные особенности живых организмов, которые приводили в замешательство физиков, биологов и философов, казались нарушением законов физики и объяснялись только действием виталистических факторов, находящихся вне компетенции науки и научного объяснения» [3, с. 43].
В результате он обнаружил закономерность, объясняющую развитие, опираясь на исследования энтропийно-негэнтропийных процессов в термодинамике. На основе своих исследований он пришел к следующим выводам:
«. в открытых системах проявляются термодинамические закономерности, которые кажутся парадоксальными и противоречат второму началу термодинамики. В соответствии с этим началом общий ход физических событий (в закрытых системах) происходит в направлении увеличения энтропии, элиминирования различий и достижения состояния максимальной неупорядоченности. В то же время в открытых системах, в которых происходит перенос вещества, вполне возможен ввод негэнтропии. Поэтому подобные системы могут сохранять свой высокий уровень и даже развиваться в сторону увеличения порядка и сложности, что действительно является одной из наиболее важных особенностей жизненных процессов» [3, с. 42, 12]. «Самым основным свойством живого организма является его способность сохранять свое "организованное" состояние, несмотря на постоянное стремление к дезорганизации» [3, с. 95].
Л. фон Берталанфи фактически предложил новую закономерность, которая в открытых системах с активными элементами противоречит второму закону термодинамики, распространенному физиками на все системы. Эту, одну из основных принципиальных закономерностей сложных систем, можно кратко сформулировать как способность противостоять энтропийным (разрушающим систему) тенденциям и проявлять негэнтропийные тенденции.
Открытие закономерности, противоречащей второму началу термодинамики, которое в физике считается незыблемым, было очень смелым результатом. Поэтому Л. фон Берталанфи опубликовал свое открытие только после второй мировой войны [12 - 14].
Закономерность, открытая Л. фон Берталанфи, в явном виде проявляется при исследовании живых организмов как открытых систем и считается принципиальным отличием открытых систем от закрытых. Эта закономерность существует на всех уровнях развития материи. Только на уровне неживых систем она практически не обнаруживается. Наблюдается в электромагнитных полях в форме флюктуаций. Начинает проявляться на уровне абиотического слоя земли. Осознается существование этой закономерности на уровне растений, животных, человека. Такие процессы наблюдаются на практике и в социально-экономических системах.
По Берталанфи способность противостоять энтропийным (разрушающим систему) тенденциям и проявлять негэнтропийные тенденции исходно объяснялась открытостью системы. Но в последующем было осознано, что негэнтропийные тенденции инициируются активными элементами, стимулирующими обмен материальными, энергетическими и информационными продуктами со средой и проявляющими собственные «инициативы», активное начало. Благодаря этому в таких системах нарушается закономерность возрастания энтропии и наблюдаются негэн-тропийные тенденции, т. е. собственно самоорганизация, развитие.
Более глубокое изучение энтропийно-негэнтропийных процессов позволяет сделать вывод о том, что их не следует трактовать в упрощенных, достаточно распространенных терминах типа «хаос», «порядок», «гармония» и т. п. Эти процессы проявляют себя неоднозначно. С одной стороны, существует представление об энтропии как о хаосе, мере неупорядоченности системы, а о негэнтропии как мере упорядоченности. Но, с другой стороны, именно негэнтропийные тенденции являются основой развития (травинка асфальт пробивает благодаря этой тенденции), основой любых инноваций, а они дестабилизируют систему, вносят нестабильность, т. е. неупорядоченность («креативное разрушение» по Й. Шумпетеру [16] и В. Зомбарту [17]). А энтропийные тенденции, считающиеся проявлением неупорядоченности, - напротив, стабилизируют состояние системы, поскольку минимальное энергетическое состояние, к которому приводят энтропийные процессы - самое устойчивое. При исследовании этих процессов в конкретных условиях важно учитывать закономерности теории систем, позволяющие оценивать степень проявления энтропийных и негэнтропийных тенденций в системе.
Модель открытой системы Л. фон Берталанфи объясняет с помощью биологических терминов "анаболизм" и "катаболизм". В то же время Берталанфи и организованная им школа последователей в своих трудах пытаются придать общей теории систем формальный характер (напр., [12]). На основе этих исследований Берталанфи пришел к выводам, важным для развития теории систем. Формальными моделями могут быть представлены периодические процессы (автоматические движения органов дыхания, кровообращения, пищеварения; автоматическая ритмическая, электрическая активность нервных центров и мозга и т. п.), реакции на временные изменения в окружающей среде, безусловные и условные рефлексы. Однако, реакции в организмах бесконечно сложнее, и не могут быть объяснены не только моделями аналогий, но и гомоло-гиями на основе моделей физической химии и статистических методов. В организме могут существовать равновесные системы, но организм как таковой в целом нельзя рассматривать как систему равновесия.
Поскольку прогнозируется, что ннновационные технологии могут начать взаимодействовать независимо от человека, принимать собственные решения, и среда жизнедеятельности человека, функционирование предприятий и организаций будет приближаться к поведению живых биологических систем с активными элементами, необходимо исследовать закономерности функционирования открытых систем с активными элементами и разрабатывать специальные подходы и методы моделирования квазистационарных состояний, т. е. "подвижного равновесия".
4. Эмерджентность и иерархический порядок
Анализируя структуру и процессы в организме, Л. фон Берталанфи расчленяет его и делает важный вывод: исследование частей открытой системы не дает возможность понять свойства целого, вспоминая об аналогичном выводе Аристотеля. Эту закономерность он называет целостностью, противопоставляя ее суммативности. В последующем эта закономерность названа эмерджентностью (от emerge - появляться) [3].
Противостоит закономерности целостности закономерность аддитивности или суммативности, которая характеризует распад системы на части.
Расчленяя организм, Л. фон Берталанфи вводит понятие "иерархический порядок" и закономерность иерархичности или иерархической упорядоченности. В терминах Л. фон. Берталанфи:
«Системы часто структурированы таким образом, что их отдельные члены снова являются системами следующего более низкого уровня» [12].
Закономерность иерархической упорядоченности приводит к усилению процесса появления новых, в том числе непредсказуемых и неконтролируемых, свойств любой системы, общества. Проблемы, аналогичные закономерности эмерджентности проявляются на каждом уровне иерархической структуры. При этом более высокий иерархический уровень оказывает направляющее воздействие на нижележащий уровень, подчиненный ему, и это воздействие проявляется в том, что подчиненные члены иерархии приобретают новые свойства, отсутствовавшие у них в изолированном состоянии, а в результате появления этих свойств формируется новый, другой облик целого, способность осуществлять новые функции, в чем и состоит цель образования иерархий.
По Берталанфи
«...живые системы можно определить как иерархически организованные открытые системы, сохраняющие себя или развивающиеся в направлении достижения состояния подвижного равновесия» [3, с. 41].
5. Прогрессивная механизация и прогрессивная централизация
Л. фон Берталанфи вводит и исследует понятия "прогрессивная сегрегацияя" или "прогрессивная механизация" и "прогрессивная централизация" [12, с. 66-77], объясняя с помощью этих понятий развитие системы. Эти процессы более глубоко исследовали А.Д. Холл и Р.Е. Фейджин [3, с. 252-296]. На основе исследования энтропийно-негэнтропийных процессов в белловских телефонных сетях А.Д. Холл и Р.Е. Фейджин показали, что факторизация может быть двух видов: 1) разрушение системы (амортизация, старение) и 2) развитие системы на основе дифференциации функций в результате внедрения новых технологий и образования новых независимых подсистем.
В работе [18] это пояснено на упрощенном примере. Пусть имеем:
a1x1 + a2x2 = c1 (1)
biXi + b2X2 = C2.
Положим, что взаимные или передаточные члены a2 и b1 являются функциями времени. Тогда, если эти члены убывают, стремясь к нулю, т. е. a2 ® 0 и b1 ® 0, то в конце концов получим две независимые системы, представленные приведенными уравнениями, и объемлющая система, состоящая из двух уравнений (1), становится «факторизуемой».
Поэтому в последующем в отечественных изданиях по теории систем приняты более точные термины [3, с. 252-282, 18] -«прогрессирующая факторизация» (progressive factorization) и «прогрессирующая систематизация» (progressive systematization), и предложено считать эти процессы закономерностями теории систем [3].
Обнаружение и исследование этих закономерностей приводит к постановке проблемы устойчивого развития открытых систем с активными элементами.
6. Концепция устойчивого развития А.А. Богданова
Исследуя процессы развития природы и общества, А.А. Богданов объясняет эти процессы на основе взпимодействия системы со средой с помощью понятий "ассимиляции - диссимиляции" т. е. "уподобления — разуподобления" :
«Первое означает усвоение элементов из внешней среды, при котором они, входя в состав данного комплекса, образуют в нем группировки, "подобные " другим его группировкам, уподобляются им; второе — разусвоение элементов, их потерю в окружающую среду, причем они вступают в новые сочетания, не сходные с прежними, не подобные им» [15].
При этом А.А. Богданов предлагает использовать эти же термины к любым организованным комплексам, ко всем возможным тектологиче-ским формам. Характерной чертой теории равновесия Богданова является утверждение, что противоположности должны сбалансировать, уравновесить друг друга и только таким путём достигается устойчивое состояние системы. В развивающихся системах одновременно действуют две противоположные тенденции: повышение устойчивости вследствие интеграционных процессов, стремление к равновесию, и понижение устойчивости, вызванное появлением «системных противоречий». Противоречия эти, на известном уровне их развития, способны приводить к кризисам.
В опыте, по Богданову, системные противоречия могут усиливаться до того, что перевешивают организационную связь (системы); тогда должен наступить кризис, ведущий либо к её преобразованию, либо к распадению, крушению. Из системных противоречий вытекает организационная задача разрешения или устранения системных противоречий.
Жизнь её решает или отрицательным путём, - разрушается сама система, например, умирает организм, или положительным путём, - преобразованием системы, освобождающим её от противоречий. Более стройное или гармоничное сочетание элементов системы, заключает меньше противоречий. Это и означает более высокую организованность.
При этом действуют интегративные или системообразующие, сис-темосохраняющие факторы, в числе которых важную роль играют неоднородность и противоречивость элементов (исследуемые большинством философов), с одной стороны, и стремление их вступать в коалиции (на что обратил внимание А.А. Богданов и исследовали его сын А.А. Малиновский [19] и М. Месарович [20]), с другой.
Таким образом, можно считать, что в тектологии Богданова впервые сформулированы основные положения системного подхода и теории самоорганизации систем, основа нынешней концепции устойчивого развития. Но идеи этой работы в то время большинством не были поняты и не получили широкого распространения.
7. Развитие закономерностей Л. фон Берталанфи и А. Холла в работах А.А. Денисова
Исследование глубинных причин открытой Л. фон Берталанфи -закономерности, объясняющей развитие открытых систем на основе теории информационного поля и информационного подхода к анализу систем [21] позволило А.А.Денисову понять, что основой проявления соотношения энтропийно-негэнтропийных процессов является диалектика части и целого в системе, которая частично, с точки зрения строения системы, может быть охарактеризована закономерностью эмерд-жентности (целостности).
Поэтому А.А. Денисов объединил идеи: 1) закономерности Л. фон Берталанфи, объясняющей противоречия энтропийно-негэнтропийных процессов, и 2) проблемы взаимодействия частей и системы, лежащие в основе закономерности эмерджентности и развивающих ее закономерностей прогрессирующей систематизации и прогрессирующей факторизации.
На основе развиваемой им информационной теории А.А. Денисов ввел сравнительные количественные оценки степени целостности [6, 21 и др.]: а = - Св/Со и коэффициента свободы элементов Ь = Сс/Со , где Со - оценка информационной сложности системы;
Сс, Со, Св
системная, собственная и взаимная сложности системы; исследования показали, что Сс < Со ; Св = Сс - Со < 0; С = 3 п Н , где 3 - информация о состоянии системы, оцениваемая на основе параметров, характеризующих ее желаемое состояние; Н - информационная сущность (потенциал), значимость измеряемой информации для функциони-
рования и развития системы. 3 и Н, могут измеряться вероятностно и детерминированно [6, 7, 21].
Исследования А.А. Денисова показали, что степень целостности а обеспечивает устойчивость, стабильность, а свобода Ь элементов нужна для развития системы, в том числе для технической, обеспечивая ее восстановление при амортизации. При этом а + Ь = 1.
Любая развивающаяся система находится между состоянием абсолютной целостности и абсолютной свободы элементов. Целостность обеспечивает устойчивость стабильность. Однако исследования показали, что эффективность функционирования системы вначале при возрастании степени регулирования (степени целостности) увеличивается, а при чрезмерном регулировании начинает снижаться, поскольку подавляются инициативы (негэнтропийные тенденции), способствующие развитию системы, а это отрицательно влияет на рост эффективности системы, снижает безопасность ее функционирования, и в последующем может привести систему к гибели.
Согласуются эти выводы с исследованиями Л. фон Берталанфи, полученными им применительно к теории личности [3, с. 60-65], в соответствии с которыми можно сделать вывод, что подавление человеческой свободы ("свободы воли" активных элементов) при возрастании целостности системы приводит к сопротивлению этих элементов, вплоть до преступности, т. е. приводит к деградации активных элементов, к снижению безопасности функционирования социальной системы.
Снижение эффективности и безопасности функционирования системы при возрастании регулирования можно объяснить тем, что в числе новых свойств системы (в том числе общества), появляющихся в результате проявления закономерностей эмерджентности и иерархичности, могут быть не только способствующие развитию системы, но и свойства, опасные для ее существования, несущие разрушающие факторы.
А.А. Денисов использовал результаты своих исследовании в период избрания народным депутатом СССР в 1998-1991 гг., для более глубокого обоснования проблем управления между диктатурой и анархией, понятий «регулируемая экономика» или «рыночные отношения и частная собственность при социализме» [22]
Исследования проблемы взаимодействия частей и целого могут быть полезны и при исследовании проблем в телекоммуникационных и социальных сетях. Возрастание степени целостности и подавления свободы элементов обеспечивается не только регулированием с помощью иерархической структуры, но и усилением связности, ограничивающей свободу элементов. Может показаться, что в информационной сети можно все и сама сеть являет собой воплощение анархии. Однако в по-
следующем стало ясно, что в результате увеличения связности проявляются негативные процессы, ограничивающие свободу компонентов сети, и возникает понятие информационного насилия в компьютерных сетях, коммуникационного тоталитаризма в социальных сетях. А это в соответствии с рассмотренными выше исследованиями А.А. Денисова и Л. фон Берталанфи может приводить к негативным последствиям, разрушающим систему безопасности, - хакерство, вирусы, вбрасывание ложной информации и т. п. [23 - 25].
На основе информационной теории А.А. Денисова разработан ряд методов и моделей, позволяющих проводить сравнительный анализ инновационных технологий [26 - 28]. В частности, предложена модель исследования ситуаций с учетом взаимного влияния компонентов, в том числе с учетом кинематики и динамики развития этих взаимодействий. на основе которой можно получать оценку сохранения устойчивого функционирования производственных процессов при внедрении инновационных технологий, исследовать взаимодействия в киберфизических системах, в телекоммуникационных и социальных сетях.
8. Принципиальная неравновесность Э. Бауэра
Несколькими годами раньше, чем доклад Л. фон. Берталанфи, в начале 1930-х годов российский ученый, венгр по происхождению Эрвин Бауэр исследовал одну из значимых для понимания процесса развития живых систем особенность - принципиальную неравновесность живых систем, т. е. стремление сохранять устойчивое неравновесие и использовать энергию не для обеспечения стабильности, устойчивости (что характерно для неживых систем без активных элементов), а для поддержания себя в неравновесном состоянии [29, с. 43].
Принципиальную нераврновесность Э. Бауэр объясняет тем, что все структуры живых клеток на молекулярном уровне заранее заряжены «лишней», избыточной по сравнению с такой же неживой молекулой энергией, и поступающую извне энергию организм употребляет не на работу, а на поддержание своей неравновесной структуры [29].
Э. Бауэр утверждает, что работа, производимая данной структурой живой клетки, выполняется только за счёт неравновесия, а не за счёт поступающей извне энергии, тогда как в машине работа выполняется напрямую от внешнего источника энергии. Организм употребляет поступающую извне энергию не на работу, а только на поддержание «избыточной энергии» в живых клетках.
«Следовательно, для сохранения их, то есть условий системы, необходимо их постоянно возобновлять, то есть постоянно затрачивать работу. Таким образом, химическая энергия пищи потребляется в организме для создания свободной энергии структуры, для построения, возобновления, сохранения этой структуры, а не непосредственно превращается в работу» [29].
Вывод Э. Бауэра можно трактовать как необходимость постоянно поддерживать избыточность энергии, а точнее - информации, в определенных структурах предприятий и общества, постоянно затрачивая на это соответствующую работу, что и является задачей инжиниринга, который должен накапливать и использовать информацию, т. е. научно-технические знания, для создания устройств, материалов, организацию процессов производства и управления производственными процессами и деятельностью предприятия в целом. Причем, инжиниринг должен обеспечиваться не просто каким-то подразделением типа прежних конструкторских бюро, а быть идеологией развития на всех уровнях производства и управления предприятием [30].
9. Проблемы согласования целей системы и целей ее элементов
Исследуя особенности систем различной физической природы, Р. Акофф обратил внимание на взаимоотношения между элементами, образующими систему, и системой в целом [31, с. 55-57]. В неживых и искусственно создаваемых технических системах характеристики элементов строго подчинены требованиям или тактико-техническим характеристикам объекта неживой природы или изделия. В фитосфере и биосфере процессы выращивания растений и животных определяются программой или функционалом развития соответствующего вида.
Аналогом требований к «выращиванию» человека и организаций является понятие «цель», и Р. Акофф предлагает модель системы, в которой цели элементов подчинены целям системы «Человек» или «Община» в целом [32]. Если это соотношение не выполняется, то в организме человека возникают нежелательные образования типа раковых клеток, цели которых не подчиняются целям всего организма, и эти клетки развиваются по своей программе. А в искусственно создаваемых организационных системах цели есть и у системы в целом, и у входящих в организацию элементов (или компонентов), и они могут вступать в противоречие с целями организации [31].
В одной из первых переведенных работ Р. Акоффа (написанной в сотрудничестве с Ф. Эмери [32] для создания общины (в их терминологии это аналог социально-экономической организации), стремящейся к идеалу, необходимо, чтобы цели индивидуумов подчинялись целям стремления общины к идеалу.
При этом индивидуумам «должна быть присуща способность получать по меньшей мере такое же удовольствие от продвижения к идеалу, как и от выполнения краткосрочной задачи. Только при таком условии они смогут пожертвовать краткосрочным сиюминутным источником удовольствия во имя будущих благ» [32, с. 237].
В конце 1970-х годов в Институте автоматики и телемеханики (в н. в. Институт проблем управления Российской Академии наук - ИПУ РАН) А.Я. Лернер начал изучать роль человека в системе управления, сформулировал вместе с В.Н. Бурковым принцип открытого управления и теорию активных систем [33]. В настоящее время директор МПУ РАН, д-р техн. наук, профессор Д.А. Новиков развивает более общую теорию управления системами междисциплинарной природы, возникающими как комбинация организационных, экологических, социальных, экономических систем, т. е. организационно-технические, социально-экономические; эколого-экономические и т. п. [34].
Заключение
В статье обращено внимание на тот факт, что проблемы, возникающие при внедрении инновационных технологий третьей и четвертой промышленных революций, приводят к необходимости осознания, что технологии кардинально повлияют на условия жизни человека, создадут принципиально новую среду подвижного равновесия, управление которой требует разработки новых подходов, инициируют новые проблемы управления не только производственными процессами, но и всеми социальными процессами, включая культуру и образование.
Приводя краткую характеристику исходных исследований по теории систем, мы хотели показать, что для понимания и исследования возникающих проблем требуется дальнейшее развитие и переосмысление концепции открытой системы Л. фон Берталанфи и А.А. Богданова, проблемы принципиальной неравновесности и источника развития Э. Бауэра, информационной теории А.А. Денисова, позволяющей исследовать соотношение энтропийно-негэнтропийных процессов и оценивать сохранение устойчивости при развитии систем, проблемы согласования целей элементов и системы в целом, начатые Р. Акоффом и развиваемые в теории активных систем А.Я. Лернера и В.Н. Буркова, в теории управления системами междисциплинарной природы Д.А. Новикова и др. Проводя совместное рассмотрение этих исследований, мы хотели показать их полезность и необходимость в условиях активного развития и внедрения инновационных технологий, и в то же время достаточнуо непростой язык первоисточников, необходимость обобщения сходных концепций, изложенных с использованием различных терминов. По-видимому, можно прогнозировать, что на основе развития этих работ в ближайшем будущем будет создана новая теория устойчивости развивающихся систем, а, возможно, и новые разделы математики, базирующиеся на аксиоматике, учитывающей законы диалектической логики.
Осмысление проблем, возникающих при внедрении инновационных технологий, требует подготовки специалистов, понимающих эти проблемы, обладающих широким диапазоном знаний, умеющих объединять
эти знания при разработке моделей для принятия решений, для объяснения прогнозируемой принципиально новой среды жизнедеятельности человека, способных создавать новые разделы математики и прикладные теории. Знания закономерностей существования систем в условиях подвижного равновесия необходимы практически всем, кто будет жить в этих условиях. Поэтому эти знания становятся основой высшего образования, и в учебные планы практически всех специальностей вуза необходимо включать дисциплины, в которых изучаются закономерности и методы теории систем и системного анализа. Список литературы
1. Шваб К. Четвертая промышленная революция: перевод с англ. М.: Изд-во «Э», 2017. 208 с.
2. Общая теория систем / Пер. с англ. В.Я. Ахтаева и Э.Л. Наппельбаума. М.: Мир, 1966. 187 с.
3. Исследования по общей теории систем: Сб. переводов / Общ. ред. и вступит. Статья В.Н. Садовского и Э.Г. Юдина. М.: Прогресс, 1969. 520 с.
4. Теория систем и методы системного анализа в управлении и связи / В.Н. Волкова, В.А. Воронков, А.А. Денисов и др. М.: Радио и связь, 1983. 248 с.
5. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ: учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1989. 367 с.
6. Волкова В.Н., Денисов А.А. Теория систем и системный анализ: учебник для академического бакалавра. 2-е изд., перераб. и дополн.. М.: Изд-во Юрайт, 2014. 616 с.
7. Системный анализ и принятие решений: Словарь-справочник / Под ред. В.Н. Волковой, В.Н. Козлова. М.: Высшая школа, 2004. 616 с.
8. Волкова В.Н. Из истории теории систем и системного анализа. СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. 288 с.
9. Козлов В.Н., Волкова В.Н. Становление, развитие и современное состояние теории систем // Системный анализ в проектировании и управлении: Сборник научных трудов XX Междунар. науч.-практич. конф. Ч. 1. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. 480 с. С. 5-25.
10. Козлов В.Н., Волкова В.Н. Научно-педагогическая школа «Системный анализ в проектировании и управлении» // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. трудов XIX Междунар. науч.-практич. конф. Ч. 1. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2015. 488 с. С. 5-16.
11. Панкратова Н.Д. Этапы развития системного анализа // Системный анализ в проектировании и управлении: Сб. науч. трудов XV Междунар. науч.-практич. конф. Ч. 1. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2011. С. 6-9.
12. Bertalanffy L. von. General System Theory. Foundations, Development, Applications. New York: George Braziller, 1968. (IPubl. 1, FRG, 1945).
13. Bertalanffy L. von. Vom Sinn und der Einherit der Wissenschaften/ // "Der Student", Wien, vol 2, 1947, № 7-8.
14. Bertalanffy L. von. General System Theory // General System, vol. 1, 1956. p. 1-10.
15. Богданов А.А. Всеобщая организационная наука: Тектология. В 2-х кн. Берлин — Санкт-Петербург, 1903-1922. (Переиздание: В 2-х кн. М.: Экономика, 1989).
16. Шумпетер Й. Теория экономического развития / Пер. с англ. М.: Прогресс, 1982.
17. Зомбарт В. Собрание сочинений. Том 3. Роскошь и капитализм. Война и
капитализм. М.: Изд-во Владимир Даль, 2008.
18. Холл А. Опыт методологии для системотехники. М.: Сов. радио, 1975. 448 с. (A Methodology for System Engineering by Arthur D. Hall. - New York, 1965).
19. Малиновский А.А. Механизмы формирования целостности систем / А. А. Малиновский. СПб.: Системные исследования: Ежегодник, 1972. М.: Наука, 1973. С. 52 - 62.
20. Месарович М., Мако М., Такахара И. Теория иерархических многоуровневых систем. Теория иерархических многоуровневых систем. М.: Мир, 1973. 344 с.
21. Денисов А.А. Современные проблемы системного анализа: учебник. СПб.: 3-е изд. Изд-во Политехн. ун-та, 2008. 304 с.
22. Денисов А.А. Глазами народного депутата СССР. СПб.: Изд-во Политехн. университета, 2006. 660 с.
23. Волкова В.Н., Черный Ю.Ю. Закономерности информационных процессов в открытых системах. Переосмысливая Л. фон Берталанфи // Системный анализ в проектировании и управлении: Сборник научных трудов XX Междунар. науч.-практич. конф. Ч. 1. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2016. 480 с. С. 95-108.
24. Черный Ю.Ю. Общественные эффекты развития информационных технологий: социально-философский анализ // В сб.: Социальный компьютинг: основы, технологии развития, социально-гуманитарные эффекты (ISC-14): Материалы Третьей Международной научно-практической конференции. 2014. С. 44-49.
25. Volkova V.N., Chernyi Y.Y. Application of Systems Theory Laws for Investigating Information Security Problems // Automatic Control and Computer Sciences. 2018. Т. 52. № 8. С. 1164-1170.
26. Подход к сравнительному анализу и выбору технологических инноваций третьей и четвертой промышленных революций / В.Н. Волкова, А.В. Логинова, А.Е. Леонова, Ю.Ю. Черный // XXI Международная конференция по мягким вычислениям и измерениям (SCM-2018). Сборник докладов в 2-х томах. Санкт-Петербург. 23-25 мая 2018 г. СПб.: СПбГЭТУ «ЛЭТИ». С. 373-376.
27. Development of the Theory of Sustainability Based on the Concept of an Open System / V.N. Volkova, A.V. Loginova, A.E. Leonova, Yu.Yu. Chernyy /// Proceedings of 2019 3rd International Conference on Control in Technical Systems, CTS 2019.
28. System Analysis of Innovative Technologies of the Industrial Revolutions / V.N. Volkova, A.S. Kudryavtseva, A.V. Loginova, Y.Y. Chernyy, A.E. Leonova // Proceedings of the 3rd International Conference Ergo-2018: Human Factors in Complex Technical Systems and Environments, Ergo 2018.
29. Бауэр Э.С. Теоретическая биология. М. Л.: Изд. ВИЭМ, 1935. 206 с.
30. Concept of engineering as a basis for development cyber-physical system V.N. Volkova, V.I. Karpov, A.E. Leonova, A.V. Loginova, E.Vl. Romanova // CEUR Workshop Proceedings Selected Papers of the 22nd International Conference "Enterprise Engineering and Knowledge Management", EEKM 2019.
31. Акофф. Р.Л. Менеджмент в XXI веке: Преобразование корпорации / Перевод с англ. Ф.П. Тарасенко. Томск: Изд-во Томского ун-та. 2006. 418 с.
32. Акофф Р. Эмери Ф. О целеустремленных системах. М: Сов. радио, 1974. 272 с.
33. Бурков В., Новиков Д. Теория активных систем: состояние и перспективы. М.: Синтег, 1999. 128 с.
34. Новиков Д.А. Методология управления. М.: Книжный дом «Либроком», 2012. 128 с.
