Организация

Целостность и системность

К понятию "целостность" можно идти от понятия "система". В последнее время часто применяется словосочетание "системный подход", причем зачастую не вполне ясно, что это означает. Иногда шутят, что "системно" значит попросту "хорошо".

Теория систем как самостоятельная область науки, несмотря на свое название, еще не вышла на теоретический уровень. Более того, становление нового направления в науке начинается с появления нового предмета исследования и завершается определением адекватных предмету методов исследования. Теория систем имеет свой, хотя и довольно расплывчатый, предмет - систему. Эффективный метод исследования систем не создан. Попробуем прояснить для себя смысл термина система.

Разные исследователи трактуют понятие "система" по-разному. В то же время, давая определение системе, все в той или иной степени прямо или косвенно затрагивают интересующее нас в первую очередь понятие "целостность". Несмотря на некоторые различия в существующих многочисленных определениях понятия "система", все эти определения появились не произвольно, а возникли в результате необходимости охарактеризовать появившуюся в науке новую проблематику. В чем же состоит эта новая проблематика?

Интересный анализ принадлежит Уорену Уиверу, который делит научные проблемы на проблемы линейных причинных рядов - проблемы двух переменных, проблемы большого числа слабо связанных переменных, которыми занимаются статистика и термодинамика, и проблемы большого числа сильно связанных переменных, требующие для своего решения создания новых понятийных средств и нового формального аппарата.

Для этих классов проблем Уивер вводит названия: проблемы организованной простоты, проблемы неорганизованной сложности и проблемы организованной сложности. Проблемы организованной сложности в первую очередь возникают при исследовании биологических объектов и при исследовании сложных современных промышленных, экономических, социальных и военных организаций. Именно к проблемам организованной сложности многие авторы относят понятие "система".

Определение Уивера не затрагивает в явном виде проблему соотнесения частей и целого. Большинство авторов считают этот аспект основным и ставят его на первое место. Так, Эшби говорит о том, что суть системного подхода состоит в изучении целого, не разделенного на части, поскольку разделение нарушает взаимодействие. Этот же аспект отражает наиболее распространенное определение: система - целостное множество взаимосвязанных элементов (Берталанфи). Приведенное определение даже в сочетании с определением Уивера дает не очень много, поскольку остается невыясненным, что такое целостность и какая роль в образовании и поддержании целостности принадлежит связности элементов.

Важная сторона проблематики систем связана с взаимоотношением между целым и образующими его частями. Так, например, говорят о том, что теория систем обязана своим появлением как недостаточности механицизма, то есть объяснения целого через части, так и недостаточности организмического подхода, то есть невозможности объяснения частей через целое, и теория систем должна органически объединить оба названных подхода.

Другой стороной проблематики систем является организация. Выше уже упоминались выделяемые Уивером системы организованной сложности. Организация определяет взаимодействие между элементами системы и возникновение в результате этого новых качеств целого. Организация, другими словами, внутреннее устройство системы, определяет и сохранение ее качеств во времени.

Приведем в связи с этим высказывание А. Сент-Дьердьи: "Одним из основных принципов жизни является "организация"; мы понимаем под этим, что при объединении двух вещей рождается нечто новое, качества которого не аддитивны и не могут быть выражены через качества составляющих его компонент. Это относится ко всей гамме форм организации, к объединению электронов и ядер, образующих атом, к объединению атомов в молекулы, аминокислот в пептиды, пептидов в белки, белков и нуклеиновых кислот в нуклепротеиды и т. д.".

С учетом типичных взглядов на проблематику системности признаки систем - это:

• большое число составляющих элементов;
• связность элементов;
• целостность;
• многоуровневость - как минимум в системе есть уровень элементов (частей) и уровень целого;
• новые свойства целого, не сводимые к свойствам частей, но каким-то неизвестным образом свойствами частей определяемые;
• состав и свойства элементов каким-то неизвестным образом определяются свойствами целого;
• возникновение устойчивых структур и взаимоотношений (взаимодействий) между элементами, объединяющих элементы в целое;
• организация как системообразующий интегральный фактор, обеспечивающий существование во времени целостного объекта как некоторой качественной определенности;
• синергия (взаимосодействие) как необходимое свойство, проявляющееся в первую очередь в функционировании живых целостных систем.

Нетрудно заметить, что перечисленными признаками обладает любой материальный, а может быть, и не материальный объект, а системный подход есть просто методологический прием, требующий рассмотрения целого и составляющих его элементов в неразрывном единстве. Таким образом, слово "система" в рассматриваемом аспекте - лишнее. Его мог бы заменить термин "целостный объект". Однако в дальнейшем все же иногда будет использоваться и привычное слово "система".

Представление целостного объекта

Итак, целостность - это характеристика любого объекта, всегда состоящего из взаимодействующих частей и обладающего новыми качествами. Повторим самое важное. Новые свойства целого, не сводимые к свойствам частей, каким-то, в общем случае неизвестным, образом определяются свойствами частей и их взаимодействием. Состав, свойства и взаимодействия элементов (частей) каким-то, в общем случае неизвестным, образом определяются свойствами целого. Основным обязательным свойством является организация, обеспечивающая устойчивое существование объекта (системы) во времени. Строящаяся в мозге модель проблемной среды должна содержать целостные представления объектов и ситуаций. Признаковые описания также существуют в модели среды, но эти описания целостными не являются.

Можно ли как-то представить двусторонние взаимодействия между уровнем целого и уровнем частей? Попробуем это сделать, с оговоркой, что наша цель состоит лишь в том, чтобы дать язык, удобную схему, в рамках которой можно обсуждать рассматриваемые явления, по возможности в их существенных и общих аспектах. Эта схема, которая может показаться чересчур абстрактной, фактически использовалась нами при рассмотрении таких конкретных вопросов, как формальная модель поведения и алгоритмы системы машинного зрительного восприятия, разработанные для распознавания изображений рукописных текстов.

При построении описаний полезно использовать язык переменных, называя переменной все, что можно (хотя бы теоретически) измерить, перевести в показания приборов или оценить количественно каким-либо другим способом.

Любой объект полностью характеризуется набором переменных, их текущими значениями, зависимостями между переменными и зависимостями переменных от времени. Все объекты обладают качествами (свойствами) и тем отличаются друг от друга. Переменная отражает наличие и интенсивность отдельного качества. Качества объекта проявляются только во взаимодействии с другими объектами, в частности, с измерительными приборами. Все, что можно сказать о целом объекте, - это перечислить его внешние качества, определить их интенсивность, а также указать закон изменения качеств во времени и перечислить части объекта, их качества и отношение между частями.

Таким образом, объект можно задать точкой в пространстве переменных, где каждой оси соответствует некоторое качество или свойство. Будем различать внешние переменные, соответствующие качествам целого, и внутренние переменные, соответствующие качествам частей (элементов) и отношениям между элементами. В частности, отношения между элементами могут задавать структуру или структурное описание целого. Пример таких структур, а также способ их задания и анализа мы рассматривали применительно к задаче построения программной системы чтения рукописных знаков.

Пусть внешние качества отображаются в пространстве внешних переменных вектором , а внутренние качества отображаются в пространстве внутренних переменных вектором .

Пусть переменные и отражают не абсолютные значения соответствующих качеств, а разность между текущими и некоторыми оптимальными или нормальными значениями. Тогда все переменные неотрицательны, т. е. и . Положение отображающей точки в начале координат соответствует нормальным (идеальным) значениям переменных (качеств).

Положение точки в пространстве внешних переменных однозначно определяется положением точки в пространстве внутренних переменных (обратное в общем случае не справедливо). Зависимость от обычно не может быть определена аналитически, но может быть иногда охарактеризована каким-либо другим образом, например, с помощью словесного описания или таблично.

Введем теперь две области: - область допустимых значений внешних переменных и - область допустимых значений внутренних переменных. Объект (система) как некоторая качественная определенность существует, пока отображающие точки и находятся соответственно внутри областей и .

Область ограничена координатными плоскостями в первом ортанте и некоторой поверхностью, аналитическое выражение которой может не существовать. В конкретных приложениях возможны предположения о каких-то свойствах этой поверхности, например, такие как введенные нами при рассмотрении модели поведения. Возможны также предположения о точном аналитическом виде ограничивающей поверхности , как, например, введенные при рассмотрении задачи построения программной системы зрительного восприятия. То же самое относится и к области .

При изменениях объекта отображающие точки и перемещаются в пространствах допустимых значений. Выход точек и нa границу области допустимых значений происходит одновременно. При выходе отображающей точки на границу области допустимых значений целостность нарушается и объект прекращает существование.

(Заметим в скобках, что в рамках введенных представлений можно говорить также о существенных и несущественных переменных, об оценке состояния объекта, о тенденции к разрушению и о вероятности разрушения и др. Однако обсуждать эти вопросы лучше при рассмотрении конкретных систем.)