ПРИНЦИПЫ СУЩЕСТВОВАНИЯ СЛОЖНЫХ СИСТЕМ

Дата последнего редактирования
раздела: 28.10.2001г.

Исходные определения

        Будем называть системой объект любой природы (либо совокупность взаимодействующих объектов любой, в том числе различной природы), обладающий выраженным «системным» свойством (свойствами), т.е. свойством, которого не имеет ни одна из частей системы при любом способе членения и не выводимым из свойств частей. Части системы, имеющие аналогичные свойства, назовем подсистемами. Объединение нескольких систем, обладающее системным свойством, будет называть надсистемой или системой более высокого порядка (2-го, 3-го и т.д.). Элементом системы является объект (часть системы) с однозначно определенными известными свойствами.

        Система (подсистема, элемент) имеет входы и выходы. Входом называется дискретное или непрерывное множество «контактов», через которые воздействие среды передается системе. Выход – множество контактов, через которые система воздействует на среду. Любой элемент системы имеет по крайней мере один выход и один вход. Воздействие может состоять в передаче вещества, энергии, информации или комбинации этих компонентов. Соответственно будем говорить о вещественном, энергетическом, информационном обмене между системой и средой метаболизме).

        Таким образом, понятие «элемент», «подсистема», «система», «надсистема» взаимно преобразуемы: система может рассматриваться как элемент системы более высокого порядка, а элемент – как система (при углубленном анализе); отношение к системе определяется не только ее содержанием, но и точкой зрения, позицией, задачей исследователя.

        В практике нередко применяется термин «большая» система. Под большой (крупномасштабной) системой будем понимать систему, число подсистем которой очень велико, а состав разнороден.
        Среда есть окружение, с которым система взаимодействует. Взаимодействующие со средой системы называются «открытыми». «Закрытые» («замкнутые») системы среды не имеют. Средой для одной из подсистем системы могут служить остальные подсистемы или часть из них, а также другие «сторонние» системы. Среда – тоже система.
        Под состоянием системы будем понимать упорядоченную совокупность значений параметров, внутренних и внешних, определяющих ход процессов, происходящих в системе. Множество состояний системы может быть конечным, счетным или континуальным.
        Поведение системы есть развернутая во времени последовательность реакций системы на внешнее воздействие.
        Детерминированные системы назовем S1–системами, стохастические - S2–системами, хаотические - S3–системами; сложные системами будем называть S0–системами.
        Новые определения будем вводить по мере надобности.

        Сложные системы обладают особыми свойствами. Назовем эти свойства.
   
     -- Уникальность: каждая система этого класса не имеет полных аналогов поведения, во всяком случае аналоги настолько редки, что с их наличием в исследованиях и практике можно не считаться.
   
     -- Слабопредсказуемость: никакое, сколь угодно подробное знание морфологии и функций элементов (подсистем) не позволяет определить функций объекта, никакое, сколь угодно подробное и точное знание поведения объекта на интервале (-Т, 0) не позволяет точно предсказать его поведение на интервале (0, Т).
   
     -- Негэнтропийность или целенаправленность; система в состоянии (в определенных пределах) управлять своей энтропией (уменьшать ее, сохранять, тормозить увеличение) при случайном и неблагоприятном воздействии среды или (и) способна осуществлять поведение, преследующее достижение определенной цели.
   
     -- Негэнтропия - (мера вероятности пребывания в данном состоянии) определяет «стремление» системы к основному процессу, способность устранять последствия внешних и внутренних случайных воздействий.
   
     -- Целенаправленность – « стремление» к достижению цели - выражает именно эту тенденцию: сохранения и усиления основного процесса, ведущего к цели. Поэтому понятия «негэнтропийность» и «целенаправленность» - родственные.

        В простых физических системах энтропия вычисляется относительно просто. Рассмотрим процесс ускорения пучка заряженных частиц. Если с увеличением энергии растет его дисперсия, говорят, что «пучок нагрелся» и энтропия возросла. В принципе можно ускорить пучок частиц до любой энергии, сохранив его «холодным» или даже «охладив», в последнем случае энтропия уменьшится, возрастет негэнтропия. В сложных системах основной процесс может быть скрыт от наблюдателя, поэтому выявить случайные отклонения непросто. Вычислить негэнтропию и использовать ее сложно, а иногда – невозможно. Здесь удобнее оперировать понятием целенаправленности.

        Итак, сложные системы обладают свойствами уникальности, слабопредсказуемости и негэнтропийности (целенаправленности). Свойство уникальности является внешним по отношению к системе и влияет на отношение к ней исследователя (пользователя). Свойство негэнтропийности (целенаправленности) является внутренним, труднораспознаваемым и не всегда доступным пониманию исследователя, особенно на относительно коротком (по сравнению с временем существования системы) интервале времени.

        Для исследователя (пользователя) на первый план выступает свойство слабой предсказуемости поведения, которое в сущности и является практическим признаком сложной системы, остальные же свойства могут быть выявлены только в процессе исследования, т.е. при условии, что исследование их обнаружит. Формальный анализ категории сложности дан Д.Б. Юдиным.

        Сложные системы могут иметь различную природу. Это и «чисто физические» термодинамические неравновесные необратимые системы (вулкан, солнце), и технические системы (производство), и биологические системы (клетка, живое существо, экологический комплекс), и общественные системы различного уровня (человек, отрасль промышленности, экономика страны). Можно ли предположить, что столь различные объекты основаны на одинаковых принципах? Прежде чем искать обобщенные законы, необходимо изучить законы, действующие в конкретных системах – иначе нечего обобщать. Но это как раз и невозможно, поскольку сложные системы уникальны и каждый раз исследователю приходится иметь дело с новым объектом.

        По принятым правилам закон должен выражать устойчивые, имманентные причинно- следственные связи между объектами, процессами и величинами. Ввиду различного понятийного аппарата, используемого для описания систем различной природы, найти такие всеобщие связи, которые охватывали бы все сложные системы и в то же время допускали конкретизацию, не удается. Понятие принципа является более широким и в данном случае более подходящим. Поэтому мы будем искать единые принципы существования и действия сложных систем.

Физические основы системотехники. Сложные системы и
принципы системотехники.

        Любые принципы основаны на опыте и общественном соглашении, это касается и принципов системотехники. Опыт исследования объектов различного состава, содержания и области применения (физических, технических, биологических, эргатических, мысленных конструкций и т.д.) позволяют сформулировать три основных принципа системотехники, которые можно положить в основу исследования, использования и создания сложных систем:
   
     1)     принцип физичности;
   
     2)     принцип моделируемости;
   
     3)     принцип целенаправленности.

        Принцип физичности: всякой системе (независимо от ее природы) присуши физические законы (закономерности), возможно уникальные, определяющие внутренние причинно-следственные связи, существование и функционирование. Никаких других законов (кроме физических) для объяснения действия систем любой природы (в том числе живых) не требуется.

        Принцип физичности включает несколько постулатов.

       Постулат целостности: сложная система должна рассматриваться как единое целое. Понятие целостности основывается на специфическом свойстве (группе свойств).

За последние десятилетия категория «что из чего состоит» получила в физике новое истолкование. Две частицы, взаимодействуя, рождают большее число частиц, каждая из которых имеет массу покоя большую, нежели обе исходные частицы. представление о том, что «более сложное» или «большее» состоит из частей «менее сложных» и «меньших» потеряло смысл. При организации в систему однотипных подсистем происходит объединение некоторых свойств подсистем, усиливающих положительное проявление этих свойств, но это не простое арифметическое сложение. При определенном уровне усиления одних и ослабления других свойств превалирующее значение приобретает новое общесистемное свойство, возникающее вследствие взаимодействия компонентов.

        Таким образом, система – не множество подсистем, а целостный объект, допускающий различные членения на подсистемы (быть может, даже бесконечное число членений). Поэтому система не тождественна никаким ее членениям.

        Один из аспектов постулата целостности состоит в том, что ни при композиции, т.е. объединении подсистем в систему, ни при декомпозиции, т.е. членении системы (в любом из вариантов), недопустима потеря понятий. При исследовании компонентов недопустимо элиминирование целостных (систем) понятий.

        Сущность постулата целостности состоит в том, что композиция и декомпозиция должны осуществляться в направлении генерирования характеризующей систему информации более высокого качества.

        Если сумма частей равна целому, системы называют аддитивными относительно данного членения, если сумма больше целого – супераддитивными, если сумма меньше целого – субаддитивными.

        То обстоятельство, что часть может быть сложнее целого, имеет фундаментальное значение для системотехники, поскольку концепция системотехники состоит в упрощении – не всякое членение позволяет получить части (подсистемы), более простые и доступные для исследования.

        Выявление целостности требует учета всех взаимосвязей внутри системы, а также системы со средой. Необходимо выявить системное свойство, его содержание, механизм образования, факторы, которые препятствуют его появлению или снижают его уровень. Необходимо понять, какие свойства подсистем подавляются общесистемным свойством, каков механизм этого подавления и в каких условиях он теряет силу.

        Применение постулата целостности состоит в раскрытии и накоплении сведений о системных свойствах на всех этапах исследования и в обобщении их в понятия, а затем - в применении этих понятий к подсистемам при исследовании их порознь после декомпозиции. Рациональность декомпозиции оценивается на основании определения целостности: если декомпозиция неудачна, системные и подсистемные понятия невозможно увязать, между ними теряется преемственность, они неустойчивы и производят случайное впечатление. Можно механическое движение разложить в ряд по времени, как это принято, а можно, например, по ускорению. Второе законно, но бесполезно, поскольку понятия, связанные с каждом из членов ряда, не будут объединены ни физической теорией, ни опытом. Эта декомпозиция будет восприниматься как случайная, пока не обнаружится взаимная зависимость системного понятия «движение» с понятиями, характерными для всех членов ряда.

        Лингвистическое определение постулата целостности. Система (как целое) обладает особым, системным свойством (свойствами), которого нет у подсистем (элементов) при любом способе декомпозиции. Системные свойства формируются путем накопления, усиления и проявления одних свойств подсистем одновременно с нивелированием, ослаблением и скрытием других при взаимодействии подсистем. Происходит скачок – переход количества в качество. При композиционном (цельном) и декомпозиционном (подкомпонентном) исследовании системы необходимо выявлять системные и подсистемные явно выраженные и скрытые свойства и связанные с ними понятия. Описание системы может не отражать всех свойств (с этим связана потеря точности), но должно сохранять понятия.

        Каждая из формулировок является моделью абстрактной сложной системы, выраженной на соответствующем языке. Модели в смысловом отношении (семантически) тождественны, тем не менее языковое различие порождает новые предметы для размышления и исследования.

        Постулат автономности. В соответствии с Эрлангенской программой различные классы физических явлений могут быть поставлены в соответствие различным группам преобразований, каждая группа порождает свою геометрию. Таким образом, реализация этой программы основана на применении теоретико-групповых методов к созданию фундаментальных и прикладных теорий. И хотя «геометризация» физики не завершена, можно утверждать, что геометрическому представлению сложных систем свойственна всеобщность и глубина.

        Различие геометрий становиться различием классов систем, и это различие имеет четкий формальный признак – другую группу преобразований. Предполагая, что интересующая нас система расположена в адекватном ей геометрическом пространстве (реальном, функциональном, мыслимом) и ограничиваясь метрическими пространствами, мы должны каждому классу систем (конкретной системе) приписать метрику, определяемую соответствующей группой преобразований. Это – автономная метрика системы, либо автономная группа преобразований.

        Метрика связана с понятием расстояния между элементами системы. Мы привыкли к евклидовой метрике, иногда измеряя расстояние по прямой, а иногда по дуге (в геодезии и навигации – по ортодромии). Метрики Вселенной, поверхности Земли и плоской поверхности различны. Если бы классическая геометрия не утвердилась ранее, чем был постигнут факт сферичности Земли, на пути создания метрик Евклида, Лобачевского, Римана было бы еще больше терниев. Даже неудачный выбор начала координат может изрядно запутать дело. Система Птолемея возникла из антропоцентризма, в силу чего выбрана геоцентрическая система координат вместо гелиоцентрической. В результате модели движения небесных тел были сложными, путанными и несовместными. Потребовались гений и мужество Коперника, чтобы исправить эту методологическую ошибку, упростить модель и открыть законы движения планет.

        Сложная система находится в реальном геометмире и взаимодействует с ним, но основное значение для ее свойств имеют процессы, которые протекают внутри системы. Познание системы требует прежде всего ее обозримого описания, и здесь выбор метрики может играть определяющую роль. Расстояние в евклидовом пространстве между клетками живого организма очень мало связано с такими функциональными свойствами, как время передачи возбуждения, время реакции и т.д. Это же расстояние между агрегатами производственного комплекса сравнительно слабо влияет на технологические характеристики производственного процесса. В сложных системах евклидово расстояние, как средство описания, отступает на задний план, так как решающее значение приобретает путь распространения процесса. Значительно эффективнее использовать функциональное пространство с соответствующим числом измерений и автономной метрикой. В сущности сложная система и «живет» в автономном функциональном пространстве. Все, что происходит в системе, описывается в этом пространстве более просто. Введение метрики означает создание модели геометрии системы, чем ближе эта модель к истинной геометрии системы, тем проще представление системы.

        Итак, сложные системы имеют автономную пространственно временную метрику, для них существует автономное расстояние и автономное время (либо автономную группу преобразований). Релятивистское время высокоэнергетических частиц – только один пример автономной метрики. Познание сложных систем требует расширения релятивистских категорий и распространения их на различные формы движения. Одни и те же физико-химические процессы протекают в различных системах с различной скоростью, поэтому их естественной мерой времени должно стать течение некоторого определяющего внутреннего процесса, а не внешнего (движение Земли вокруг Солнца). Сложные системы могут иметь локальный масштаб времени, отличный от астрономического. Для развивающихся систем он может быть различным на различных этапах развития.

        Физический релятивизм является фундаментом современной науки. Системотехнический релятивизм носит модельный характер. Нет оснований утверждать, что на всех без исключения сложных системах ход времени отличается от астрономического. Внутренняя мера времени вводится как средство исследования и познания, без которого невозможно обойтись в формализации описания системы. Затем устанавливается физическая реальность автономного времени. Биологическая метрика находится в стадии исследования и не имеет столь элементарного описания, как в геометрии и физике.

        Автономная метрика ограничивает возможные способы декомпозиции системы. С точки зрения постулата целостности разнообразие декомпозиций помогает выявлению системных свойств. С точки зрения постулата автономности большинство декомпозиций, а может быть, все кроме одной, отпадут. Останется единственная декомпозиция, которая соответствует автономной метрике системы. Поскольку каждый класс физических явлений отождествляется с определенным набором инвариантов, каждая группа преобразований и порожденная ею геометрия соответствует этому же набору.

        Некоторые инварианты или функции от них изменяются при взаимодействии подсистем, сохраняя значение постоянным и допуская только его перераспределение между подсистемами. Тогда говорят, что соответствующая физическая величина подчиняется закону сохранения. Скорость – инвариант, но закона сохранения скорости нет. Однако произведение массы на квадрат скорости не изменяется ни при каких взаимодействиях: это закон сохранения энергии.

        Но существуют и более узкие, внутрисистемные «законы сохранения», определяемые устройством системы. В солнечной системе (при точечном представлении ее подсистем – Солнца и планет) площади, описываемые радиусами-векторами планет(в гелиоцентрической системе координат), сохраняются постоянными. Это закон Кеплера. Как и всякий закон, он связан с определенной идеализацией (не учитывает возмущающего влияния сторонних тел) и справедлив только в пределах этой идеализации. Значимость автономных законов, т.е. их влияние на основные общесистемные свойства, различна.

        Инварианты определяются содержанием, устройством и ресурсом системы, а не целевой функцией. Например, инвариантом производственного комплекса не является количество выпускаемой продукции, которая существенно зависит от окружающей среды: при отсутствии сырья выпуск продукции невозможен. Инвариантом производственного комплекса является его энергоинформационный ресурс.

        На основании исследования инвариантов выявляются законы сохранения. Можно утверждать, например, что в соответствующих системах действуют «закон сохранения энергоресурса» и «закон сохранения энергоинформативности». Эти автономные законы реально присущи системе, их знание позволяет раскрыть многие важные свойства, индентифицировать и увязать процессы, иначе говоря – познать систему на основании эмпирического «мешка фактов», слабоструктуризуемых и труднообозримых. Для развивающихся систем энергетический и энергоинформативный ресурсы нарастают, что не исключает их инвариантности и существования законов сохранения.

        Автономные законы сохранения сложных систем имеют модельный характер, они действенны постольку, поскольку модель адекватна системе. В этом их особенность и отличие от естественнонаучных законов.

        Лингвистическое определение постулата автономности. Сложные системы имеют автономную пространственно-временную метрику (группу преобразований) и внутрисистемные законы сохранения, определяемые физическим содержанием и устройством системы и не зависящие от внешней среды.

        Принцип моделируемости. Сложная система представима конечным множеством моделей, каждая из которых отражает определенную грань ее сущности. Этот важный принцип дает возможность исследовать определенное свойство или группу свойств сложной системы при помощи одной или нескольких упрощенных (узкоориентированных) моделей. Модель, ориентированная на определенную группу свойств сложной системы, всегда проще самой системы. Создание полной модели для сложной системы вообще бесполезно, так как в силу теоремы Тьюринга, такая модель будет столь же сложной, как и система. Ориентированная модель строится на основании измерений, которые всегда ограничены. Однако можно ли полагать, что ориентированная модель будет стабильной и независимой от моделей другой ориентации? Доказательство существования и стабильности ориентированных (как угодно узко) моделей опирается на постулат дополнительности, а оценка пределов этой стабильности – на постулат неопределенности. Оба постулата являются развитием и распространением на сложные системы соответствующих принципов. Это законно, поскольку принцип физичности мы приняли.

        Постулат дополнительности. Сложные системы, находясь в различных средах (ситуациях), могут проявлять различные системные свойства, в том числе альтернативные (т.е. несовместимые ни в одной из ситуаций по отдельности).

        Впервые физический принцип дополнительности для микромира был сформулирован Н. Бором: электрон в одних взаимодействия проявляет себя как частица (упругие столкновения), в других – как волна (диффракция). Трудно найти вид взаимодействия, пир котором корпускулярные и волновые свойства электрона (или фотона) проявлялись бы одновременно. Это значит, что измерительные приборы не будут регистрировать одновременно того, что мы называем «корпускулярными» и «волновыми» свойствами. Разумеется, это может быть следствием несовершенства наших физических приборов, ориентированных на альтернативность представлений о корпускулярных и волновых свойствах. Реальность едина и процессы физического взаимодействия едины; только в силу ограниченности средств познания это единство расчленяется.

        Единство свойств может быть описано обобщающей теорией (метатеорией). Применительно к микромиру такой является квантовая механика. Но квантовая механика не охватывает релятивистских свойств, следовательно, она также недостаточно обща. Более общей является релятивистская теория квант, но и она имеет ограничения. Представления о корпускулярных и волновых свойствах наглядны, а их объединение – ввиду отсутствия наглядных аналогов – воспринимается плохо. Потребовались новые факты, чтобы пересмотреть старые представления, а также и немалые усилия, чтобы утвердить новые.

        Физический принцип дополнительности играет в этом сложном и мучительном процессе перестройки модели действительности выдающуюся роль. Первоначальную его идею Н. Бор развил, обобщил, придал ему философское истолкование, гносеологический смысл и распространил на другие явления.

        Сила постулата дополнительности в его конструктивности, отвергающей как необоснованный компромисс « того и другого понемногу», так и неперспективную позицию «или-или», он ведет от рационального использования феноменологических моделей к познанию целого.

        Расширение физического принципа дополнительности на сложные системы вполне закономерно, поскольку его действие основано на системных свойствах микромира. В системотехнике постулат дополнительности заставляет искать в разных ситуациях соответствующие им проявления сущности системы. Необходимость постулата дополнительности связана с ограниченностью наших средств познания и отражения реальности. Природа едина и цельна, но отражение ее свойств в нашем представлении неоднозначно и ситуационно. Наблюдатель воспринимает одни грани сущности в одних условиях и другие грани сущности в других.

        Лингвистическое определение постулата дополнительности. Сложная система во взаимодействии со средой может проявлять различные свойства в различных ситуациях, несовместимые ни в одной из них.

        Постулат действия. Для изменения поведения системы требуется прирост воздействия, превосходящего некоторое пороговое значение. Термин заимствован из квантовой механики: переход электрона на более высокоэнергетическую орбиту требует энергии не менее кванта действия.

        Изменение поведения сложной системы может быть связано с энергетикой, с веществом и с информацией, которые, накапливаясь, проявляют свое влияние скачкообразно, путем качественного перехода. Одновременное энерго-информационное воздействие может привести к такому же результату, как энергетическое с более высоким уровнем. Таким образом, порог есть функция трех переменных: количества определенного вещества, количества энергии определенного качества, количества определенной информации.

        В атомной физике смена состояния зависит от энергии, в системотехнике появляется новый фактор: информация (энергетический вещественный обмены со средой в сложных системах довольно строго регламентированы). Именно прирост информации, для накопления которой сложная система имеет специальные средства и возможности, определяет деятельность системы, тогда как избыток вещества или энергии может разрушить ее.

        Вещественный и энергетический ресурсы сложной системы более-менее стабильны, эта стабильность возрастает по мере увеличения сложности, для чего требуется анализ поступающей информации и упреждение событий. В сущности, сложные системы в нетривиальном смысле реализуют демон Максвелла. Конструктивное значение постулата действия определяется покомпонентными порогами, значения которых регулируется системой. До определенного уровня действие среды компенсируется усилением одних и ослаблением других процессов, а начиная с некоторого уровня, требуется «переустройство» системы.

        Лингвистическое определение постулата действия. Реакция системы на внешнее воздействие имеет пороговый характер.

        Постулат неопределенности. Повышение точности определения (измерения) какого-либо количественного описываемого свойства сложной системы сверх некоторого предела влечет за собой понижение возможной точности определения (измерения) другого свойства – одновременно измерить значения двух (или более) параметров с точностью, превышающей определенный уровень, невозможно. Иначе говоря, существует область неопределенности, в пределах которой свойства могут быть описаны только вероятностными характеристиками.

        Принцип неопределенности хорошо известен из квантовой механики: произведение ошибки в измерении координаты на ошибку в измерении импульса частицы не может быть меньше постоянной Планка при какой бы то ни было точности эксперимента.

        В радиолокации точность одновременного измерения дальности и скорости цели имеет предел, зависящий от вида сигнала. В радиолокации природа неопределенности подробно исследована, построены функции неопределенности, найдены технические пути ее «сжатия». Проникновение в глубину явления исключило феномен, но принцип сохранился.

        Физическая причина неопределенности состоит в том, что измеряемая величина (количественное выражение свойства) влияет на внутрисистемный инвариант. Например, физической константой является постоянная Планка. Поскольку частица «не воспринимает» воздействия ниже порогового, импульс, значение которого меньше определенного уровня, не в состоянии изменить координату частицы. Поэтому измерить этот импульс посредством измерения приращения координаты невозможно. С другой стороны, если имеется прямой способ измерения абсолютного значения импульса (превосходящего порог) с очень высокой точностью, эту точность нельзя увязать с изменением координаты, поскольку последнее будет ограничено порогом действия.

        При частотно-модулированном радиолокационном сигнале измеряется линейная функция от координаты и скорости. Точность оценки этой функции есть системный инвариант, который кладет предел точности определения координаты и скорости порознь – выигрывая в одном мы неизбежно проигрываем в другом – иначе изменится инвариант, что невозможно для конкретного сигнала

        Лингвистическое определение постулата неопределенности. Максимальная точность определения (измерения) свойств системы зависит от присущей данной системе области неопределенности, внутри которой повышение точности определения (измерения) одного свойства влечет за собой снижение точности определения другого (других).

        Принцип целенаправленности. Этот принцип определяет особое место и роль сложных систем. Целенаправленность в системотехнике мы будем понимать как функциональную тенденцию, направленную на достижение системой некоторого состояния, либо на усиления (сохранение) некоторого процесса. При этом система оказывается способной противостоять внешнему воздействию, а также использовать среду и случайные события.

        Совокупность функций сложной системы усиливает (сохраняет) процессы, стимулирующие определенные состояния системы. Это может быть выражено увеличением (сохранением) некоторого функционала от системных процессов (включая взаимодействие со средой). Вопрос о том, обладает ли реальный объект «внутренней» целенаправленностью в точном терминологическом смысле – не обсуждается. Включая свою точку зрения в описание системы, исследователь создает эту целенаправленность и исходит из нее. Горный кряж приобретает соответствующую целенаправленность, как только гляциолог предпринимает его системное исследование, для геолога эта целенаправленность (и выражающий ее функционал) будет другой.

        Следствием принципа целенаправленности является постулат выбора. Сложные системы обладают способностью к выбору поведения, и следовательно, однозначно предсказать способ действия и экстраполировать их состояние невозможно ни при каком априорном знании свойств системы и ситуации.

        Сложная система строит свое поведение в существенной (хотя и неоднозначной) связи с ситуацией. Следовательно, на это поведение можно влиять. Можно ожидать, что степень неоднозначности зависит от ситуации, т.е. внешних связей. Более того, не исключено, что в определенных условиях неоднозначность исчезнет. Это мы и наблюдаем, причем на системе самой высокой сложности – на человеке. «Единственная, неповторимая, яркая» человеческая индивидуальность ведет себя «почти» определенно и предсказуемо в определенных условиях.

        Существуют тонкие способы влияния на поведение человека: идеологические, психические, этические и т.д. Но полной однозначности зависимости выходной реакции от входного воздействия не достигается. Это характерно для любых живых организмов.

        Обучающиеся кибернетические системы выбирают поведение в зависимости от накопленной информации и ситуации. Дальнейшее расширение технических возможностей расширит и возможность выбора. Правда, утверждать, что человек (надсистема по отношению к кибернетической системе) не сможет изучить обучающуюся систему любой сложности настолько, чтобы определить ее поведение в конкретной ситуации, либо оценить его как «случайное», нельзя. Но, применяя термин «случайное» в данном случае, мы просто заполняем брешь между «детерминированным» и «свободным» поведением – вопрос о природе этой случайности остается открытом. По поводу возможности осуществить случайный выбор с помощью технических средств сомнений нет, весь вопрос в том, насколько эта случайность целенаправленна и связана с облучением

        В системотехнике приходится в основном иметь дело с эргатическими системами, для которых постулат выбора выдвигается на передней план. Познание и практическое использование этого постулата имеет два аспекта.

        Первый касается стимулирования или подавления «свободы» выбора. В исследовательских, поисковых, творческих системах возможность выбора должна быть максимальный с целью расширения диапазона деятельности. Исполнительные системы должны иметь возможность выбора в пределах поставленной задачи либо не иметь ее вовсе. Следовательно должны создаваться системы с большой или малой свободой выбора или с управляемой свободой выбора.

        Второй аспект связан с количественным описанием выбора, его формальным представлением, качественной или количественной оценкой и использованием этой оценки при решении задач более общего характера. Одна из задач математики состоит в разработке аппарата количественного описания недетерминированных, но и неслучайных (нестохастических) свойств. Мы вернемся к этому вопросу в свое время.

        Лингвистическое определение постулата выбора. Сложные системы (S нулевая –системы) обладают областью выбора и способностью выбирать поведение, т.е. реакцию на внешнее воздействие в зависимости от внутренних критериев целенаправленности; никакое априорное знание не позволяет ни надсистеме, ни самой системе однозначно предсказать этот выбор.

        Постулат выбора позволяет сложной системе в соответствии с ее целенаправленностью использовать редкие благоприятные события, возникающие во взаимодействии со средой, блокируя остальные (неблагоприятные) события и процессы.

---------------

        Принципы физичности, моделируемости, целенаправленности достаточно полно отражают методологию системного подхода. Принцип физичности предписывает причинно-следственные связи объектам любой природы и системам, построенным из этих объектов. формализация связей и определяемых ими автономных законов позволяет выразить на едином языке многоязычное описание объектов (подсистем). Если автономных законов нет, совокупность объектов не образует системы, тогда это хаотический набор компонентов.

        Принцип моделируемости обеспечивает возможность использования в системотехнике упрощенных моделей, отражающих только те грани сущности сложной системы, которые интересуют исследователя. Выявление новых свойств и сущностей не обязательно должно сопровождаться построением обобщающих моделей, а может ограничиваться наращиванием библиотеки упрощенных моделей. Отражение сложной системы в целом обеспечивается взаимодействием упрощенных моделей.

        Принцип целенаправленности распространяет практическую сторону человеческой деятельности на системы любой природы. Принцип целенаправленности позволяет сопоставить сложной системе любого содержания некоторый функционал, описывающий ее существование как целого. Поскольку модель системы отражает точку зрения исследователя, то этот функционал отражает и ее (например, учитывает полезность системы).

        Совокупность принципов системотехники не только формирует единство в методах исследования и описания систем любой природы (от физических до абстрактных), но и создает концептуальную основу построения математического аппарата: на основании автономных метрики и законов сохранения строятся модели, которые оцениваются по целенаправленности.

        На первый взгляд, принципы физичности и целенаправленности могут показаться несовместимыми, принцип моделируемости противоречающим постулату целостности, а вся совокупность принципов – эклектичной. Это не так. Законы физики известны достаточно хорошо – по крайней мере в той части, которая непосредственно связана с человеческими потребностями, кроме того они формализованы. Биологические и общественные системы целенаправлены, они подчиняются особым законам. Искусственные системы действуют в соответствии с закономерностями, которыми наделил их создатель. Интеллектуальные системы обладают причинно-следственной свободой, их природа от нас скрыта.

        Как поступить, если исследуемая или разрабатываемая система включает в качестве подсистем все компоненты? Естественным представляется выразить свойства такой системы на формальном языке, который лучше развит. Такой подход характерен для науки: Максвелл описал электромагнитное поле (неизвестную в те времена субстанцию) на языке механики, в дальнейшем механические аналогии исчезли, а уравнения действуют до настоящего времени. «Субстанция» сложных систем исследована мало, информация о таких системах ситуационна и далека от фундаментальности, поэтому мы вправе последовать примеру Максвелла. Целенаправленность, имманентная или связанная с прагматизмом исследователя (создателя), действует как ограничитель поведения, т.е. как дополнительная закономерность. Физичности представления о системе это не нарушает. Одностороннее, узконаправленное моделирование ни в какой степени не противоречит постулату целостности.

        В системе все взаимосвязано, но это не мешает ее рассмотрению с различных точек зрения. Классическая механика, квантовая механика, релятивистская механика позволили познать мир в различных проявлениях, а установление непротиворечивости этих теорий (предположительно – составных частей некоторой более общей теории, которой пока не существует) потребовало больших усилий и было осуществлено только впоследствии. Системотехника – прикладная наука, а в практических задачах упрощение посредством сужения модели – большое преимущество.