Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
12.11.2014 20:13:08
ЛЕКЦИЯ № 2 ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ СИНЕРГЕТИКИ.
(КИБЕРНЕТИКА И ОБЩАЯ ТЕОИЯ СИСТЕМ) ...
Эта лекции посвящена проблеме становления новой научной парадигмы, а также понятийному аппарату становящейся междисциплинарной теории. Наше внимание будет сосредоточено на кибернетике и общей теории систем, которые внесли существенный вклад в развитие понятийного аппарата синергетики, и в настоящее время составляют важное парадигмальное содержание менеджмента..
Размышления над определением кибернетики, ее предмета, выявили, что здесь присутствует некий налет загадочности. С одной стороны, кибернетика проявила интерес к процессам управления и феномену информации, что уже определяло ее специфику в сравнении с множеством традиционных дисциплин средины 20 века. Так, имея в виду особенности кибернетики, Н.Винер отмечал, что “если XVII столетие и начало XVIII столетия - век часов, а конец XVIII и все XIX столетие - век паровых машин, то настоящее время (первая половина ХХ века) есть век связи и управления. Это и есть та граница, которая отделяет прошедший век от того, в котором мы сейчас живем”. Нарастание сложностей технологий, мощности технических устройств выявили с полной очевидностью, что задачи регулирования и управления этими отраслями образуют самостоятельную область изучения, которая не менее сложна, важна и содержательна, чем сами технологии, подлежащие управлению. Эта ситуация образно была определена выражением о том, что проблема “всадника” стала преобладать над проблемой “коня”.
Важной особенностью кибернетики стало широкое использование кибернетических понятий, моделей и терминологии, которые оказывались работающими в технических, биологических и социальных системах. Кибернетика, таким образом, выступила в качестве своеобразного зодчего, наводящего мосты между разными островами специального знания. В связи с чем, специально подчеркивалось, что “кибернетика предлагает единую терминологию и единый комплекс понятий для описания систем самых различных типов».
Официальное рождение столь необычной науки датируется 1948 г. и связывается с выходом в свет книги Н.Винера “Кибернетика”. К этому моменту стали очень распространенными комплексные виды деятельности, когда вместе были вынуждены работать специалисты самой разной профессиональной принадлежности. Трудности, которые им пришлось преодолевать, хорошо характеризует следующий комментарий “отца” новой науки: “... в настоящее время лишь немногие ученые могут назвать себя математиками, или физиками, или биологами, не прибавляя к этому дальнейшего ограничения. Ученый становится теперь топологом, или акустиком, или специалистом по жесткокрылым. Он набит жаргоном своей специальной дисциплины и знает всю литературу по ней и все ее подразделы. Но всякий вопрос, сколько-нибудь выходящий за эти узкие пределы, такой ученый чаще всего будет рассматривать как нечто, относящееся к коллеге, который работает через три комнаты дальше по коридору. Более того, всякий интерес со своей стороны к подобному вопросу он будет считать совершенно непозволительным нарушением чужой тайны”.
Между тем, производство требовало все более интенсивного внедрения уже не отдельных агрегатов и машин, но их сложных системных сочетаний.
Комплексные коллективы стали основой достижения успеха в различных областях деятельности, особенно на прорывных направлениях. Это позволило увидеть, что в разных областях знания и деятельности существует много существенно сходного. Раньше всего в поле зрения исследователей оказалось сходство именно в процессах управления. Так, еще в XIX в. на все смотрели сквозь “очки” механики и термодинамики. И даже человек представлялся просто своеобразной тепловой машиной, сжигающей глюкозу, и это считалось главным для его понимания.
Таким образом, кибернетика выросла из сочетания двух весьма разноплановых идей:
1. Идея выделения процесса управления как специфического предмета науки.
2. Идея существования междисциплинарных закономерностей управления, которые работают в самых разных объектах вне зависимости от их физической природы.
Причем, “Винер не только заметил внешнее сходство между животными и машинами. Если бы это было так, он не сделал бы ничего по-настоящему нового, так как линия преемственности такого рода аналогий прослеживается далеко назад до Ламетри ... и, конечно, далее до Декарта ...
Винер показал, что как животные, так и машины могут быть включены в новый и более обширный класс вещей. Было с удивлением констатировано, что кибернетика “вообще не относится ни к одной из существующих конкретных наук, изучающих строго определенные формы движения материи”.
Основные предметные устремления кибернетики оказались сконцентрированными вокруг понятия управления, понимаемое как целенаправленное информационное воздействие, осуществляемое по схеме обратной связи.
Основным понятием этого определения является целенаправленность, означающая, что воздействие на управляемый объект должно обеспечить его пребывание в некотором особом (“целевом”) состоянии. Это состояние двояко:
1. Управление стремится удержать, сохранить имеющееся состояние объекта, в условиях изменения внутренней и внешней среды. В терминах биологии это определяется как задача поддержания гомеостаза, т.е. сохранения устойчивого равновесия в системе, организме. Например, при разнообразных изменениях погоды организм человека в целом обеспечивает поддержание одной и той же температуры тела (хотя она и может колебаться вокруг некоторого среднего, “нормального” значения).
2. Управление обеспечивает перевод объекта в новое состояние, даже при наличии внешних воздействий (пример автопилота).
Целевая функция управления в указанных смыслах противостоит энтропийным тенденциям, обеспечивая сохранение кибернетических систем и их развитие. Другими словами, в предельном смысле, в качестве функции цели в кибернетических системах управления выступает ее количественная мера - уменьшение энтропии. С точки зрения второго основного элемента кибернетики – информационного воздействия, возможны несколько управленческих ситуаций:
1. “Несиловой характер” управляющих воздействий - осуществление управления с помощью слабой энергетики. В поздних школах управления процессы управления обычно строятся на основе мотивации. Силовое управление обычно политизировано.
2. Использование в процессах управления “информации”, т.е. выработка управляющих воздействий на основе манипулирования. В период былых горячих споров о корректности понимания природы информации, изложенную трактовку обычно называли “функциональным”подходом к ее интерпретации (т.е. информация - это отображения, образы, которые“крутятся”, работают в управлении).
3. Учет сложности используемой в управлении информации, т.е. оценка того, насколько трудно передать данную информацию по коммуникационным каналам и ее интерпретировать. Дело в том, что те же сообщения могут быть разной длины, так что для каждой требуется вполне определенное время передачи. Хватит ли наших возможностей для передачи всей необходимой управленческой информации в сложных случаях?
Эту проблему в целом успешно решил К.Шеннон, который смог найти формулу для оценки сложности посылаемых сообщений. Она была определена как “количество информации”, содержащейся в объекте. Подработать по Шеннону
Принципиальное значение для кибернетического управления имеет наличие обратных связей. Чтобы понять их предназначение надо принять во внимание, что процессы управления в классическом случае всегда происходят между субъектом и объектами, которые обозначают одним из следующих способов:
1. “Объект управления” и “управляющая система”.
2. “Кибернетическая система”, которая включает в себя “управляющую” и “управляемую” подсистемы. Например, правительство - это управляющая подсистема страны; экономика - это управляемая подсистема страны.
Воздействия со стороны управляющей подсистемы собственно и являются управлением. Важно то, что в полноценной кибернетической системе существует и обратное воздействие управляемого объекта на управляющую систему. Это обратное воздействие управляемого объекта на управляющую систему и называется обратной связью. Ее существование обусловлено тем, что для управления требуется информация о двух состояниях объектов: о целевом (желательном, предпочтительном состоянии) и о “фактическом” состоянии, т.е. том, в котором реально находится объект. Обратные связи и призваны надежно и результативно информировать о фактическом положении дел.
В кибернетических системах встречаются два основных типа обратных связей:
1. Отрицательные ОС - это такие обратные связи, которые вызывают управляющие воздействия, подавляющие изменения в управляемом объекте. Так действует, например, автопилот. Если ветер отклонит самолет от полета по заданному курсу, то за счет существования линии обратной связи бортовой компьютер “узнает” о сбое в направлении движения и сможет выработать корректирующие команды для рулей. Самолет восстановит нормальный, целенаправленный полет. То есть там, где требуется стабилизация, сохранение «статус-кво», там очень актуален подобный тип связей. Но, увы, они могут порождать и консерватизм системы, тормозящий вызревшие перемены. Кроме того, при сильной отрицательной обратной связи объект, возвращаясь в исходное положение, может проскакивать норму, и тогда в системе начинают возникать нежелательные колебания.
2. Положительные ОС - это такие обратные связи, которые вызывают управляющие воздействия, поддерживающие изменения в управляемом объекте. Подобный эффект характерен, например, для спорщиков. Стоит одному из них чуть повысить голос, как на это нервно отреагирует другой. Первому вновь придется усилить интонации, но на это последует ответный пас ... - ситуация активно движется от состояния нормального диалога. Вообще же подобного рода механизмы являются основной процессов развития и потому при умелом использовании крайне продуктивны: если вы делаете дело, то каждое новое достижение усиливает ваши возможности и создает условия для последовательного расширения и усложнения исходной сферы деятельности.
Отмеченные понятия и образы кибернетики и составили ее основное парадигмальное ядро. Неясности с положением кибернетики в структуре науки и со способом выражения ее статуса несколько смутили исследователей, но первоначально все же не предстали как реальная проблема и, в общем, не составили предмет специального изучения. Однако, похоже, что рождение кибернетики ознаменовало проявление важной устойчивой тенденции - кристаллизации в массиве научного знания новых дисциплин, отличающихся той же панорамной спецификой, что и кибернетика.
Системные исследования. Движение, начатое кибернетикой, прежде всего, было подхвачено энтузиастами системных исследований. Появление кибернетики очень способствовало тому, что специалисты из разных областей знания стали все чаще и охотнее обращать внимание на то, что делается коллегами с вроде бы иными профессиональными склонностями и интересами. В результате было замечено, что идея несводимости целого к свойствам частей, появившаяся в биологии, вызрела и в других областях познавательной деятельности что еще больше подтолкнуло междисциплинарные исследования. Именно на этой волне в 1954 г. создается Общество общей теории систем. В основу его теоретической деятельности легли установки, выработанные австрийским биологом Л. фон Берталанфи. Как и в случае с кибернетикой, ОТС явилась порождением двух исходных теоретических установок. Во-первых, это идея системности, которая подчеркивает, что совокупность тесно взаимосвязанных объектов обладает дополнительными свойствами, не наблюдаемыми у той же совокупности механически перемешанных объектов. Иначе говоря, такие дополнительные особенности не являются просто суммой свойств отдельных объектов. Как было отмечено в этой связи, “аристотелевское положение “целое - больше суммы его частей” до сих пор остается выражением основной системной проблемы”. Во-вторых, это идея широкой распространенности системных закономерностей - фиксация того, что одни и те же системные свойства могут быть присущи объектам самой разной природы. То есть, это убеждение, что в неорганических, органических и социальных образованиях вполне допустимо открытие сходных типов взаимосвязей, изменяемости системных свойств и т.п.: “... выявляется, что имеются общие для “систем ”аспекты, соответствия и изоморфизмы. Последнее - сфера общей теории систем. На практике подобные параллелизмы и изоморфизмы обнаруживаются – иногда совершенно неожиданно - в системах, абсолютно различных во многих других отношениях”.
Итак, общая теория систем (ОТС) - это область науки, изучающая системные свойства, встречаемые у объектов различной физической природы. Эту сферу познания, как известно, называют также “системными исследованиями” или “системологией”.
Парадигмальные ориентиры общей теории систем задаются следующими исходными понятиями:
1. Система - это объект, между частями которого существуют тесные взаимосвязи, придающие ей свойство целостности. Понятие целостности призвано подчеркнуть, что подобный объект обладает дополнительными свойствами, которые не присущи его частям или даже их простой, несвязной совокупности. Важный и хорошо знакомый пример системы - общество в целом.
2. Подсистема - часть системы, обладающая определенной целостностью. Целостность означает, что подсистему можно представить как совокупность еще более мелких частей, и что эта совокупность в свою очередь обладает своими системными свойствами. Так, общество можно представить как множество различных объединений людей - деловых, производственных, политических, региональных, учебных и т.п. Все это подсистемы общества.
3. Элемент системы - наименьшая часть системы, еще сохраняющая в себе свойства системы именно данного конкретного типа. Например, обсуждая проблемы государственной жизни, мы рассматриваем государство в целом, отдельные государственные институты и т.п., доводя анализ до уровня отдельных граждан. Но далее, например, проблема клеточного или атомного строения объектов (при всей возможной важности) государствоведом непосредственно не затрагивается, т.к. это уже реалии не собственно общественной жизни, а того, что ее обеспечивает.
4. Структура системы - совокупность устойчивых взаимосвязей внутри системы. Фактически, это то же, что и ее сущностное содержание, т.к. свойства системы зависят именно от числа и типа скрепляющих взаимосвязей. В качестве характерного примера можно привести различия в соединении атомов углерода, вызывающие появление таких крайне несхожих объектов, как алмаз и графит.
5. Иерархия в системе (иерархическое строение систем) - наличие соподчиненности между частями системы, т.е. такого отношения, когда одни части системы являются определяющими для поведения ее других частей. Иерархическое упорядочение частей системы ведет к тому, что формируется набор подсистем (частей “одного ранга”,причем “высокого”) и набор входящих в них элементов (части “наиболее низкого ранга”). Эта особенность чрезвычайна важна для организации процессов управления в сложных случаях: одному человеку невозможно управлять огромным коллективом людей напрямую, но это вполне решаемо с помощью создания иерархии лиц, принимающих решения.
6. Функция подсистемы или элемента - это такое соотношение между частью системы и системой в целом, при котором активность, изменения части подчинены сохранению и развитию целого. Здесь речь идет о таком интересном свойстве систем, как разделение труда между ее элементами, их специализация, что делает существование и развитие системы чрезвычайно эффективным.
7. Среда системы - объекты, не входящие в систему, но оказывающие на нее влияние или меняющиеся под ее воздействием сами. Это понятие приобретает все большую популярность в последние годы, когда мы регулярно сталкиваемся с тем, что цвет Вселенной - человек не может не считаться со всем, что его окружает.
8. Открытая система - это система, которая обменивается со внешней средой энергией. Важность понятия определяется тем, что такие значимые для нас объекты, как организмы или социальные образования, существуют явно только как открытые системы.
Все перечисленные понятия вошли в ядро основных конструктов современной познавательной деятельности и стали обыденными. То же произошло и с системными исследованиями в целом. В свое время они вызвали необыкновенный ажиотаж и обрели огромную популярность. К настоящему времени, сделав много полезного и исчерпав исходный эвристический потенциал, они уже отошли “в тень”, уступив место очередному масштабному фавориту - синергетике. Но об этом в следующей лекции.