Глава 2 ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ САМОУПРАВЛЯЕМЫХ СИСТЕМ

Феномен управления связан со взаимодействием материальных систем. Обычно процесс управления определяют как специфическое взаимодействие особым образом организованных различных материальных образований: управляющего и управляемого. Вне взаимодействия материальных систем управление возникнуть не может. Это обстоятельство не исключает большой роли идеальных явлений при высших формах управления.

Процесс управления обусловливается сопряжением управляющего и управляемого материальных образований. Эти образования избирательны к своим «партнерам». Конкретное управляющее материальное образование становится таковым только в сопряжении со своим управляемым образованием, и, наоборот, управляемое материальное образование проявляет свойство управляемости во взаимодействии только со своим управляющим образованием. Вне взаимодействия со своим «партнером» управляющее и управляемое материальные образования низводятся до уровня просто физических систем.

Процесс управления заключается в том, что управляющее контролирует управляемое и своими воздей-

ствиями побуждает управляемое. Изменять его параметры для достижения определенных результатов'. В свою очередь управляемое способствует функционированию управляющего, воздействуя на него и изменяя некоторые его параметры.

Для процессов управления характерно получение от управляемого материального образования результатов, которых непосредственно не может достигнуть управляющее материальное образование. Обычно результаты процесса управления значительно превосходят по масштабу средства, затраченные управляющим материальным образованием в вещественном и энергетическом выражении на сам акт управления. Как правило, акт управления представляет собой усиление действий управляющего материального образования за счет энергетических и других ресурсов управляемого материального образования. Затраты материальных ресурсов на процесс управления оправданы в тех случаях, когда они меньше таких затрат, идущих на достижение управляемым предопределенного управляющим результата.

Поскольку способность управления и свойство управляемости у соответствующих материальных образований становятся действительностью в процессе их взаимодействия, имеются все основания рассматривать управляющее и управляемое в их нераздельном единстве, в качестве подсистем некоторой системы, которая по существу является самоуправляемой системой. В рамках такой системы взаимодействие управляющей и управляемой подсистем выступает как процесс самоуправления. При этом не имеет значения, разделены в пространстве и во времени управляющая и управляемая подсистемы или нет. Важно

' См. А. И. Берг. О некоторых проблемах кибернетики. — «Вопросы философии», 1960, № 5.

то, что эти подсистемы взаимодействуют в рамках целостного образования по определенным законам и вне этих рамок теряют способность управления и свойство управляемости.

По происхождению самоуправляемые системы делятся на естественные и искусственные. К естественным самоуправляемым системам относятся все живые системы (начиная предположительно от вирусов и кончая растениями и животными) и социальные системы. В число искусственных самоуправляемых систем входят созданные человеком относительно автономно действующие кибернетические устройства, технические системы типа цехов и заводов-автоматов, космические станции и т. д.

Каждый конкретный процесс самоуправления отличается неповторимыми индивидуальными чертами. Вместе с тем все процессы самоуправления протекают на основе общих принципов. Что это за принципы?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, рассмотрим материальные предпосылки появления процессов самоуправления и те особенности самоуправляемых систем, которые их отличают от всех остальных материальных систем.

Основные материальные предпосылки появления процессов самоуправления содержатся во взаимодействии физических объектов. В материальном мире не существует изолированных объектов. Поэтому мы можем только идеально представить взаимодействие всего двух объектов, т. е. непосредственное взаимодействие. На самом деле во всех взаимодействиях всегда участвует более двух объектов. Поэтому реальные взаимодействия всегда бывают опосредованными. Это значит, что взаимное действие любых двух объектов, участвующих в конкретном взаимодействии, всегда опосредовано другими объектами, тоже участвующими в этом взаимодействии.

Опосредованность взаимодействия определяет многие его свойства', которые служат материальными предпосылками и условиями появления взаимодействий особого рода — процессов самоуправления.

В природе часто встречаются опосредованные взаимодействия, очень похожие на единичный акт управления, поскольку «слабые» взаимодействия одних объектов могут определять и определяют судьбу «сильных» взаимодействий других объектов.

Рассмотрим несколько примеров. Предположим, существует неустойчивая система, состоящая из множества взаимодействующих элементов, — большое скопление снега на крутом склоне горы. Если под влиянием слабых внешних воздействий некоторое критическое число этих элементов (снежинок) изменяет свое состояние, то равновесие системы в целом нарушается и вся система переходит в новое состояние, при котором все ее элементы становятся более устойчивыми. Так, слабый звук или незначительный механический толчок (от порыва ветра) вызывают снежную лавину, сметающую на своем пути целые деревни и городки. Все цепные реакции (взрывы) могут служить примерами таких взаимодействий.

В описанных случаях слабые взаимодействия одних объектов вызывают сильные взаимодействия других объектов. Такого рода слабые взаимодействия мы назовем пусковыми.

Бывают такие слабые взаимодействия объектов, которые выполняют функцию регулятора направления и интенсивности сильных взаимодействий других объектов. Одна застрявшая ветка может привести к образованию мели и изменению русла реки. При помощи небольшого усилия можно, выдвигая или опуская за-

' См. Б. С. Украинцев. Отображение в неживой природе. М, 1969, стр. 9 — 58.

слонку, увеличить или уменьшить расходы воды в большом канале. Ничтожные по напряжению и силе переменные электрические токи в колебательном контуре радиоприемника, соединенном с сеткой электронной лампы, вызывают изменения значительно большего по напряжению и силе анодного тока.

В этих случаях слабые взаимодействия одних объектов изменяют условия, в которых происходят сильные взаимодействия других объектов и, следовательно, изменяют интенсивность или направление сильных взаимодействий в соответствии со своим законом изменения. Мы назовем такого рода слабые взаимодействия модулирующими.

Все перечисленные взаимодействия похожи на элементарный акт управления. Это дало повод некоторым популяризаторам идей кибернетики искать образцы управления в неживой природе. В качестве подтверждения мысли о существовании управления в мире физических явлений приводилось воздействие случайно лежащего на пути лавины камня, который изменяет направление ее движения, и т. д.

Хотя рассмотренные пусковые и модулирующие взаимодействия играют важную роль в процессах самоуправления (в следующих главах мы покажем, что информационная причинность и целевое самопричинение основаны на этого типа взаимодействиях), сами по себе они все же не являются актами управления. В неживой природе эти взаимодействия возникают стихийно, нерегулярно и выражают случайные и внешние отношения объектов. Спорадически встречающееся в неживой природе усиление действия при пусковых и модулирующих взаимодействиях еще не является одним из основных принципов взаимодействия — принципом усиления, каким он становится в процессах самоуправления.

Взаимодействие объектов в неживой природе со-

вершается в соответствии с принципами наименьшего действия и наибольшей вероятности. Согласно первому принципу, для данного класса сравниваемых движений материальной системы действительным будет то движение, которое вызывается наименьшим значением физической величины, называемой действием. Этот принцип можно переформулировать как принцип наименьшей работы, которая затрачивается на действительное движение системы.

Так, например, ручей прокладывает себе русло только по такой траектории, которая связана с наименьшей затратой работы при стоке воды. Электрический разряд в воздухе (молния) происходит по траектории, следующей в направлении наименьшего электрического сопротивления, там, где воздух больше всего ионизирован, и т. д.

Согласно второму принципу (наибольшей вероятности), все физические закрытые системы переходят от статистически менее вероятного состояния к более вероятному состоянию, т. е. от большей упорядоченности и организации к меньшей упорядоченности. При этом уменьшается та доля энергии системы, которая может быть превращена в работу. Происходит необратимый процесс «обесценения» энергии, выражаемый ростом физической энтропии в соответствии со вторым началом термодинамики.

Оба эти принципа неприменимы для описания взаимодействия элементов самоуправляемой системы, самоуправляемых систем с внешней средой и друг с другом, если рассматривать процесс в целом. Если же брать отдельные элементы процесса самоуправления, то они могут быть описаны при помощи физических понятий, в том числе и упомянутых принципов.

Так, например, сидящая на нижней ветви ели белка, увидев у подножия соседнего дерева гриб, вместо того чтобы спуститься на землю и побежать за ним

кратчайшим путем, предпочитает взобраться повыше, а затем, перепрыгнув на ветви соседнего дерева, спуститься за добычей. Каждый элемент поведения белки может быть описан в строгом соответствии с физическими законами: столько-то калорий было затрачено на подъем, столько-то единиц силы было приложено, чтобы придать необходимое ускорение при прыжке, и т. д. Однако ответить на вопрос, почему белка совершила такой неэкономичный путь, почему она сперва перешла от более вероятного к менее вероятному состоянию, одна только физика не в состоянии.

При физическом взаимодействии объектов между ними происходит обмен вещества и энергии. При взаимодействии с внешней средой самоуправляемая система тоже участвует в обменных процессах. Однако характер таких обменных процессов уже иной. Все самоуправляемые системы принадлежат к классу открытых систем '. Они активно извлекают из внешней среды энергию в большем количестве, чем это необходимо для компенсации роста энтропии, обусловленного необратимыми процессами внутри самоуправляемой системы. Тем самым они обеспечивают регулярное взаимодействие своих элементов и подсистем.

Использование энергии внешней среды позволяет самоуправляемым системам быть в некотором смысле антиэнтропийными. За время существования таких систем их энтропия поддерживается на одном уровне или даже временами уменьшается, если система достаточно высоко организована и способна к прогрессивному развитию.

Так как самоуправляемые системы неизбежно изнашиваются, тенденция роста энтропии в конце концов одерживает верх над тенденцией уменьшения энт-

1 Л. Берталанфи. Общая теория систем: критический обзор — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 37.

ЗЯ

ропии. Антиэнтропийный характер самоуправляемых систем не вступает в противоречие со вторым началом термодинамики, так как при функционировании этих систем в роли подсистем более общих систем (среда — самоуправляемая система) второе начало распространяется и на них. Энтропия более общей системы, включающей в себя в качестве своих подсистем внешнюю среду и самоуправляемые системы, всегда возрастает.

При взаимодействии с внешней средой самоуправляемая система в целом и некоторая часть ее элементов переходят от менее вероятных состояний к более вероятным в каком-то отношении состояниям. Для того чтобы процесс самоуправления не прерывался, самоуправляемая система должна возвращаться к маловероятным состояниям. Для этого она использует энергию внешней среды, затрачивая ее для перевода некоторой части своих элементов и подсистем в маловероятные состояния.

Если рассматривать самоуправляемую систему в целом, то возобновление и поддерживание маловероятных состояний ее элементов является ведущей тенденцией процесса самоуправления. С исчезновением этой тенденции самоуправляемая система разрушается и превращается в скопище простых физических систем. Эту особенность самоуправляемых систем А. Сент-Дьердьй показал на примере различий между живыми и физическими системами и соответственно между биологическим и физическим подходами к вопросу: «Биология — это наука о невероятном, и я думаю, что в принципе для организма существенны только статистически невероятные реакции. Если бы метаболизм осуществлялся в результате ряда вероятных и термодинамически спонтанных реакций, то мы сгорели бы и вся машина остановилась бы, подобно часам, лишенным регулятора. Реакции контролируют-

ся тем, что они статистически невероятны и могу г происходить только благодаря специфическим механизмам, способным обеспечить их регулирование. Таким образом, в живом организме становятся возможными реакции, которые кажутся физику невозможными или, во всяком случае, невероятными» '.

Способность самоуправляемых систем переходить в маловероятные состояния обеспечивает им получение большого числа степеней свободы и благодаря этому высокую активность и маневренность, на много порядков превышающих активность физических систем. Активность последних не выходит за рамки динамизма ответной реакции на внешние воздействия. Такая реакция в основном определяется интенсивностью воздействия внешнего фактора, хотя по форме она во многом зависит от внутренних особенностей реагирующего объекта. Реакция физической системы сводится к противодействию внешнему для нее действию.

Если реакция физических систем непосредственно зависит от характера внешних воздействий, то активное поведение самоуправляемой системы относительно независимо от внешней среды и в большей мере определяется имманентными законами системы.

Переход самоуправляемой системы в другие состояния опосредованно зависит от изменений внешней среды. Самоуправляемые системы изменяют свое состояние таким образом, чтобы сохранялись их целостность и определенность как функционирующих систем.

Одним из ведущих принципов самоуправления является принцип активного самодвижения на основе регулярного воспроизводства маловероятных состояний системы, и ее элементов за счет извлекаемой из внешней среды энергии.

' А. Сент-Дьердьи, Введение в субмолекулярную биологию М., 1964, стр. 17.

В самоуправляемых системах сочетаются гибкость связей элементов, непрерывная изменчивость их состояний с устойчивостью протекания основных внутренних процессов системы или ее частей. Способом существования самоуправляемых систем является их функционирование, т. е. сохранение своей целостности и определенности, своей выделенности из окружающей среды через непрерывное изменение состояния системы в целом и отдельных ее частей и элементов.

Самоуправляемые системы выделяют себя из окружающей среды и не дают ей поглотить себя посредством поддерживания динамического равновесия с изменяющимися внешними условиями в соответствии с принципом активного равновесия или простого приспособления.

Простое приспособление не приводит к изменению структуры системы. Оно состоит в перестройке внутренних процессов самоуправляемой системы таким образом, чтобы была обеспечена ее целостность при изменении внешних условий в определенных пределах.

Перестройка внутренних процессов не может переходить за какие-то границы, за которыми целостность системы нарушается. Гибкость связей не может быть чрезмерной, т. е. такой, при которой исчезает сама функциональная связь и начинается распад системы.

При большом разнообразии форм простое приспособление имеет свои пределы. Если результаты воздействия внешней среды превышают возмржностч функционального изменения самоуправляемой системы, то она погибает.

Как и всякое другое приспособление, простое приспособление внутренне противоречиво. Наиболее полное приспособление всегда остро избирательно к определенным условиям и при незначительном их изменении переходит в свою противоположность,

Динамическое равновесие выражается в сохранении значений основных параметров системы. Функционирование самоуправляемых систем инвариантно в каких-то пределах изменения внешних условий в том смысле, что в основном сохраняются некоторые свойства и характеристики системы через изменчивости состояния ее частей'.

В отличие от вынужденного внешними факторами изменения состояния физических систем функционирование самоуправляемых систем всегда внутренне направлено на достижение определенного результата. И эта направленность изменения состояния самоуправляемой системы для нее внутренне необходима и закономерна. Направленность поведения является фактором устойчивости функционирования самоуправляемой системы или ее функциональным инвариантом.

Каждая самоуправляемая система обладает своим комплексом функциональных инвариантов, регулирующих и направляющих ее поведение таким образом, чтобы в специфических для этой системы пределах изменения внешней среды была бы обеспечена ее выживаемость.

Выживаемостью самоуправляемой системы можно назвать такое множество ее состояний, в которых система не теряет своей целостности и не прекращает своего функционирования. Если система самопроизвольно или под давлением изменившихся внешних условий не переходит в состояние за границами этого множества, то она выживает. Если же внешние условия так сильно изменяются, что система вынуждена перейти в состояние, не охватываемое упомянутым множеством, то она теряет свою целостность, т. е. погибает как самоуправляемая система.

' См. У. Росс Эшби Введение в кибернетику М, 1959, стр. 109

Понятия «выживание», «устойчивость» и «функциональный инвариант» могут быть приведены в точное соответствие '. Об относительной устойчивости и функциональных инвариантах самоуправляемой системы имеет смысл говорить только в пределах ее выживаемости.

В качестве примеров функциональных инвариантов укажем на автоматическое поддерживание давления воздуха в салоне пассажирского самолета, сохранение заданного курса автопилотом, поддерживание в каких-то пределах температуры тела у теплокровных животных, сохранение равновесия при ходьбе животными и человеком и т. д.

Функциональная инвариантность, или планомерная направленность, поведения самоуправляемых систем связана с их целеполагающей деятельностью. Подробно об этом будет сказано в 6-й главе, а пока отметим общий для всех процессов самоуправления принцип целеполагания.

Функционирующей, т. е. самоуправляемой, система может быть при наличии какого-то минимума разнообразия ее элементов и разнообразия их связей и состояний2. Система, состоящая из одинаковых элементов или небольшого набора разных элементов, не может стать самоуправляемой. Поэтому одним из отличительных (хотя и не главных) признаков самоуправляемых систем является структурное и функциональное разнообразие их подсистем и элементов, а также большое количество реальных возможностей изменения любого параметра системы в целом или каждого ее элемента в отдельности.

Для того чтобы выжить, самоуправляемая система должна уметь различать внешние и свои собственные

' См. У. Росс Эшби. Введение в кибернетику, стр. 280.

2 См там же.

процессы, ориентироваться во внешних условиях и учитывать все их изменения, а также постоянно контролировать и согласовывать процесс самоуправления с изменяющейся обстановкой. Для самоуправляемой системы внешняя среда — это нечто во многом независимое от нее, с чем она должна считаться и к чему должна приспосабливаться, чтобы не погибнуть. По этой причине самоуправляемые системы должны активно отображать изменения внешней среды и ход своих внутренних процессов.

Какое содержание следует вкладывать в понятие «активное отображение»?

Ленинская теория отражения показывает, что свойство отображения присуще всей материи'. Процесс отображения и все его формы, начиная от простейших в неживой природе и кончая сознанием, возникают при взаимодействии материальных объектов. Появление отображения связано с изменением одного из объектов (отображающего) в результате опосредованного воздействия на него другого объекта (отображаемого — оригинала).

Отображение представляет собой процесс, результатом которого является более или менее адекватное воспроизведение некоторых особенностей оригинала в изменении процессов в отображающем объекте. Результат процесса отображения — собственно отображение — есть продукт взаимодействия всех участвующих в нем объектов (в том числе и посредствующих). Однако отображение неправомерно отождествлять с общим результатом взаимодействия. Процесс отображения — специфическая сторона взаимодействия оригинала с отображающим объектом. Эта сторона связана только с воспроизведением на другой почве и иными средствами особенностей оригинала. Все ос-

' См. В. И. Ленин. Поли. собр. соч , т. 18, стр. 91.

тальное, что тоже входит в общий результат опосредованного взаимодействия отображаемого и отображающего объектов, не относится к содержанию отображения.

Содержанием отображения в основном являются особенности того, что отображается, т. е. оригинала. Материальным же способом осуществления отображения всегда является форма движения, посредством которой происходят изменения процессов отображающего объекта под воздействием оригинала.

Отображение есть диалектическое единство противоположностей: единство внешнего (определяемого оригиналом содержания отображения) и внутреннего (формы изменения процесса отображающего объекта) . Поэтому оригинал всегда первичен и относительно независим от отображения, а отображение вторично, производно от оригинала и зависит от него при всех условиях.

Так или иначе отображение всегда связано с ответной реакцией отображающего на воздействие оригинала. Однако характер этой связи претерпевает коренное изменение при переходе от отображения простыми физическими системами к отображению самоуправляемыми системами других 'объектов и самих себя.

При взаимодействии простых физических систем с объектами материального мира отображение оригинала сливается с реакцией отображающего объекта на воздействие оригинала. В этом случае отображение является одной из рядовых характеристик реакции, и его активность не простирается дальше примитивной активности самой реакции физической системы.

Так, например, излучение Солнца нагревает камень. Реакцией камня является повышение температуры и увеличение его объема. Факт существования Солнца как источника излучения отображается изме-

нением собственного процесса камня — разностью температур и объемов до и после облучения. Но эта разность температур и объемов есть сама реакция.

Иная картина при взаимодействии самоуправляемой системы с объектом внешней среды — оригиналом при отображении. Будучи воспроизведением свойств оригинала, отображение становится дифференцированным и в основном не сливается с реакцией, вернее, поведением системы, а выступает в роли одного из регуляторов этого поведения. Даже такая простая самоуправляемая система, как обычный холодильник, дифференцированно отображает температуру окружающего воздуха.

Поверхность холодильника либо нагревается, либо охлаждается, изменяются его геометрические размеры. Все это, конечно, входит в состав реакции холодильника как физического тела. Но это только некоторые из многих отображений внешней среды, которые не оказывают никакого влияния на его поведение. А поведение холодильника выражается в том, что при повышении температуры окружающего воздуха он чаще включает компрессор, чтобы сохранить заданную низкую температуру внутри рабочей камеры. При понижении температуры окружающего воздуха он реже включает компрессор. В роли регулятора частоты включения компрессора выступает специальное отображательное устройство внутри холодильника, которое фиксирует совпадение действительной температуры рабочей камеры с заданной. При несовпадении изменяется параметр отображательного устройства, и это изменение в форме увеличения или уменьшения геометрического размера рецептора (в данном случае сильфона) модулирует более сильное взаимодействие источника электрической энергии с электрическим мотором компрессора. В этом случае отображение не сливается с поведением системы в целом. Оно осу-

ществляется вне процесса включения и выключения компрессора, имеет другую физическую форму. Зато оно выступает в роли активного фактора, определяющего характер поведения самоуправляемой системы.

Активное отображение самоуправляемыми системами внешней среды выступает в роли явления, слабо взаимодействующего с другими процессами, составляющими энергетическую и силовую стороны самоуправления. Это отображение изменяет интенсивность, ритм и другие параметры всего того, что входит в состав самодвижения системы. Этим вызывается эффект регулирования в соответствии со свойствами внешней среды.

Итак, для того чтобы стать активным, отображение должно превратиться в относительно самостоятельный процесс, носителем которого может быть и чаще всего бывает специальный механизм (рецептор), не сливающийся полностью с механизмом, обеспечивающим «силовую» составляющую поведения системы.

Самоуправляемые системы «обзаводятся» своеобразными, как говорил Н. Винер, «органами впечатлений». Что касается живых самоуправляемых систем, то они на низших ступенях эволюции не имели специализированных органов отображения, хотя элементарная раздражимость уже являлась активным регулятором поведения простейших одноклеточных.

В дальнейшем, в ходе эволюции и усложнения живых организмов, возникли специализированные органы отображения, задачей которых было наиболее адекватное воспроизведение особенностей внешней среды в форме изменения физиологических процессов.

Следует подчеркнуть, что принцип активного отображения окружающей самоуправляемую систему среды и самоотображения является одним из главных принципов процессов самоуправления.

Для того чтобы быть активным, отображению необходимо стать коммуникабельным и принять форму, удобную для накопления и последующего сопоставления с отображениями того или иного процесса в других фазах и сравнения с подобными отображениями других процессов и т. д.

В том виде, в каком отображение возникает в рецепторах самоуправляемых систем, оно не отвечает перечисленным требованиям. Отображение некоммуникабельно из-за своей материальной формы (формы движения, посредством которой происходит изменение процесса в рецепторе под влиянием оригинала). Такую форму невозможно транслировать в пространстве, не трансформировав в другую форму движения по условиям опосредованного взаимодействия (за исключением пересылки по почте фотографий и рисунков).

Никто из людей не может передать в непосредственном виде свои ощущения тепла, холода, запаха, вкуса, цвета, осязания поверхности предмета и тем более свои обобщения, выводы, не прибегая к обозначению содержания каждого из этих отображений средствами языка, жеста, записи мысли, математической формулы, с тем чтобы эти знаки в иных формах движения, нежели форма движения самого отображения, достигли адресата и были восприняты им.

Один из свифтовских героев, а именно профессор языкознания из «Великой академии в Логадо», внес проект полного устранения всех слов для «сбережения здоровья и времени». Так как слова суть только названия вещей, он предложил носить при себе... вещи, необходимые для выражения мыслей и желаний. Можно себе представить судьбу последователей этой антиинформационной идеи.

Коммуникация отображения от рецепторов к другим элементам самоуправляемых систем или от одной самоуправляемой системы к другим подобным систе-

мам осуществляется в форме обозначенного содержания отображения или, что то же самое, в форме информации, воспринимаемой теми элементами и системами, которым предназначается передаваемое содержание отображения.

Н. Винер так и определяет понятие информации в ее качественном аспекте. С его точки зрения, информация является обозначением содержания, полученного самоуправляемой системой из внешнего мира в процессе приспособления к нему'. А содержание, полученное из внешнего мира, и есть содержание отображения. Для большей корректности можно было бы сказать, что информация есть обозначение содержания отображения не только внешнего мира, но и собственных состояний самоуправляемой системы, которая имеет специализированные рецепторы, «встроенные» во все ее органы.

К вопросам информации и информационной связи мы еще вернемся в 3-й главе, а пока отметим, что в данном определении дается семантическая, а не метрическая характеристика информации.

Итак, чтобы стать активным фактором регулирования процесса функционирования, содержание отображения должно сбросить первоначальную свою материальную форму и облечься в другую материальную форму — трансформироваться в информацию. Только после этого оно может быть перенесено к исполнительным органам в виде сигналов, посредством любого подходящего процесса в канале. Поэтому информацию можно было бы определить как закодированное отображение (в том числе и опережающее).

Коммуникация содержания отображения посредством передачи информации может осуществляться при условии функционального и кодового сопряжения ре-

' См. Н. Винер, Кибернетика и общество М, 1958, стр 31.

цепторов с акцепторами. Это значит, что акцептор (адресат) должен уметь декодировать информацию, восстанавливать содержание отображения в рецепторе в форме изменения своих собственных процессов.

Все системы в неживой природе представляют собой совокупности элементов, связанных между собой взаимодействием в рамках специфической для каждой из таких систем физической целостности. Физического взаимодействия достаточно для сохранения определенности таких систем.

Элементы и подсистемы самоуправляемых систем тоже взаимодействуют физически. Такое физическое взаимодействие — обязательное условие существования самоуправляемой системы. Вместе с тем элементы самоуправляемых систем связаны не только и не столько физическими взаимодействиями. Самоуправляемые системы являются не простыми совокупностями физически взаимодействующих элементов, а сообществами этих элементов. В данном случае сообществом называется функциональная связь различных элементов в рамках целостности самоуправляемой системы. Сообщество отличается от совокупности тем, что элементы системы главным образом скрепляются общностью их согласованного, планомерно направленного участия в процессе самоуправления системы как целостного образования, общностью функциональной, предполагающей единство специализированных функций различных элементов системы. Такое сообщество является выражением функциональной целостности самоуправляемой системы.

Если совокупность элементов физических систем скрепляется только физическим взаимодействием, то сообщество элементов самоуправляемой системы, или сообщество самоуправляемых систем, скрепляется и физическим взаимодействием, и специфической для процессов самоуправления информационной связью.

Сообщество, говорил Н. Винер, простирается до того предела, до которого простирается действительная передача информации. Он даже считал возможным дать некоторую меру сообщества, измерить степень его самостоятельности, сравнивая число решений, поступающих в группу (сообщество), с числом решений, принимаемых в самой группе1.

Физические системы сохраняют свою целостность до тех пор, пока осуществляется физическое взаимодействие их элементов. В этом отношении самоуправляемые системы мало отличаются от физических систем. Если нарушается физическое взаимодействие основных элементов самоуправляемой системы, то она теряет не только физическую, но и функциональную целостность, перестает быть самоуправляемой.

Коренное отличие самоуправляемых систем от физических состоит в том, что разрыв информационных связей основных элементов приводит к утере физических связей, распаду системы и как функционирующей, и как физической целостности.

Так, например, разрушение центральной нервной системы и, следовательно, потеря информационной связи органов вызывают смерть животного, после которой начинается химическое разложение и физический распад его тела. Попытки соединить в одном улье пчел разных видов приводят к распаду пчелиного улья, так как информационные «танцы» кавказских пчел не могут быть декодированы пчелами немецкими. Нация не может существовать в виде функционального целого без единого для каждого члена этой нации языка и т. д.

Неизвестные авторы библейской легенды о неудачном строительстве башни в Вавилоне по сути дела

1 См. Н. Винер. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. М., 1958, стр. 195.

привели в качестве основной причины разложения и распада древней «строительной бригады» смешение языков, т. е. утерю информационных связей между строителями, их разобщение, которое не позволило продолжить совместный труд по возведению этого дерзновенного сооружения. Даже самые простые гомеостаты не могут функционировать без скрепления их элементов информационными связями.

Все это дает основание в качестве одного из важных принципов самоуправления назвать принцип информационной связи элементов самоуправляемой системы, а также самоуправляемых систем в рамках сообщества.

Принципы активности поведения, активного отображения, информационной связи элементов и целеполагания тесно связаны с принципом субординации элементов и иерархичности структуры самоуправляемых систем.

Предпосылки иерархических связей прослеживаются в процессах физического взаимодействия объектов, хотя элементы физических систем в основном вступают в отношение координации. Зачатки иерархических отношений объектов содержатся в несимметричности большинства опосредованных взаимодействий в неживой природе, которая выражается отношением первичного и вторичного объектов, определяющего и определяемого взаимодействия объектов, производящего и производимого и т. д. Направленность опосредованного физического взаимодействия возникает стихийно и не играет решающей роли в физических связях элементов физических систем. Такая направленность получает развитие на более высоком структурном уровне эволюции материи в виде регулярно возобновляемого функционального отношения субординации элементов самоуправляемых систем.

Источником формирования отношения субордина-

ции служат ранее упомянутые виды опосредованных взаимодействий — запускающее и модулирующее, которые могут быть названы физической основой единичного акта управления. При таких взаимодействиях уже имеет место различие в положении и роли слабых взаимодействий одних объектов и сильных взаимодействий других объектов. Слабые взаимодействия определяют характер сильных, а сильные сами по себе не определяют слабых из-за необратимости процесса.

Информационная связь тоже обладает этой особенностью. Она всегда является направленным процессом. Эта направленность в пространстве и времени выражает некоторую зависимость адресата от источника информации, субординацию отношения источника и адресата.

Элементарный акт управления невозможен без подчинения силовых процессов несиловым — управляющим, первоисточником которых служит активное отображение, представленное информацией во всех управляющих и исполнительных элементах самоуправляемой системы. Такое подчинение выражается в изменении структуры энергетического процесса под воздействием той структуры, которую несет информация.

Содержание возникшего в рецепторе отображения окружающей среды и собственного состояния самоуправляемой системы в непосредственном виде не может стать фактором, определяющим ее поведение. Это содержание должно быть определенным образом переработано в соответствии с имманентными законами функционирования самоуправляемой системы, чтобы оно могло стать агентом управляющей подсистемы.

Переработка содержания отображения состоит в накоплении, сравнении, обогащении информации, согласовании полученной информации с информационным эквивалентом функциональных инвариантов

и т. д. Короче говоря, преобразованное в информацию содержание отображения должно быть ассимилировано управляющей подсистемой, для того чтобы превратиться в фактор управления.

Высокоорганизованные самоуправляемые системы получают информацию не только от специализированных отображательных органов. Часть информации поступает от исполнительных элементов, поскольку последние обладают способностью отображения внешнего мира изменением своих процессов. Эта информация может превратиться в фактор управления, только пройдя предварительно через управляющую подсистему. И в данном случае информация используется в соответствии с принципом субординации.

Иерархия управляющей и управляемой подсистем дополняется субординацией их элементов. В управляющей подсистеме высокоорганизованной системы имеет место соподчинение элементов, которому соответствует соподчинение различных уровней управления. Большинство элементарных рядовых актов управления связано с функционированием элементов низших уровней управления. Элементы же высших уровней высвобождаются для более ответственных актов управления в масштабах всей системы.

Иерархия элементов управляющей подсистемы обеспечивает координацию функционирования элементов, которые опосредованно и слабо связаны друг с другом физически и информационно. Кроме того, иерархия позволяет осуществлять управление и информационную связь наиболее экономичным способом и в соответствии со всеми функциональными инвариантами самоуправляемой системы.

Субординация подсистем и элементов абсолютно необходима для осуществления процесса самоуправления. Однако сам принцип субординации не может превращаться в абсолют. Это привело бы к чрезмер-

ной жесткости управления и к ослаблению функциональных возможностей самоуправляемой системы. При абсолютизации принципа субординации верхние уровни управления не считались бы с задачами низших уровней, с возможностями исполнительных элементов и с действительными результатами управления. При чрезмерно жестком управлении самоуправляемая система становится «волюнтаристической» и нежизнеспособной.

Вместе с тем иерархия не может быть и слишком расплывчатой. В этом случае «автаркия» элементов низших уровней управления и исполнительных элементов приведет к дезорганизации процесса самоуправления в целом, к нарушению важнейшего принципа самоуправления — его направленности на достижение определенного результата.

Субординация всегда относительна. Ее относительность состоит в том, что элементы низших уровней управления и исполнительные элементы в необходимых случаях могут оказывать и оказывают существенное влияние на элементы высших уровней управления и процесс самоуправления в целом 1.

Активное участие исполнительных элементов в общем процессе самоуправления реализуется на основе принципа обратной связи, который играет решающую роль в осуществлении направленного поведения самоуправляемой системы в соответствии с ее функциональными инвариантами.

Материальные предпосылки обратной связи содержатся в процессах физического взаимодействия объектов в неживой природе. При физическом взаимодействии каждый объект изменяет свое состояние под воздействием других объектов и, будучи измененным,

' См. А. И. Китов. Кибернетика. — «Физический энциклопедический словарь», т, 2. М., 1962, стр. 360, 361.

сам воздействует на другие объекты, изменяя их не только в меру своих потенций, но и в меру полученных от этих других объектов изменений своего состояния. Обратное действие каждого объекта непрерывно изменяется в соответствии с воспринятым извне воздействием. Это еще не обратная связь в полном смысле этого слова, но уже вполне реальная предпосылка ее появления на более высоком структурном уровне развивающейся материи.

Действительный процесс обратной связи неотделим от процесса самоуправления и связан с принципами активной планомерной направленности, активного отображения, информационной связи и субординации.

Обратная связь служит необходимым условием и средством контроля функционирования управляющей подсистемы со стороны элементов управляемой подсистемы, контроля соответствия действительного поведения системы ее функциональным инвариантам, средством самоконтроля управляющей подсистемы и средством устранения несоответствия акта управления внешним условиям и возможностям самоуправляемой системы.

В простейших технических системах регулирования обратная связь реализуется в форме непосредственного физического воздействия исполнительных элементов на управляющие элементы (мельничный потрясок, центробежный регулятор, гироскопический регулятор). В живых и социальных системах обратная связь осуществляется в форме информационных воздействий исполнительных элементов на управляющие.

Обратная связь посредством информационных связей отличается гибкостью, быстродействием и экономичностью в расходовании энергии. Такая обратная связь существенно не ограничивается пространством

и временем, поскольку информацию можно передавать на большие расстояния и хранить до подходящего момента.

Вместе с тем обратная связь увеличивает общую «инерцию» процесса самоуправления. Она всегда действует post factum, после того как исполнительный элемент изменил свое состояние под воздействием управляющей подсистемы.

Для действенной обратной связи имеет существенное значение тенденция расхождения или сближения фактического результата акта управления с тем результатом, который планировался управляющей подсистемой в соответствии с функциональными инвариантами самоуправляемой системы. Поэтому в процессах самоуправления обратная связь по преимуществу бывает отрицательной, т. е. способствующей ослаблению управляющего воздействия, если оно не соответствует функциональному инварианту системы в данных условиях ее функционирования.

Принцип обратной связи реализуется специфическим методом «проб и ошибок», требующим дополнительных издержек времени и затрат энергии на поиск оптимального варианта управления. Системы с наименьшей инерцией обратной связи обладают большими возможностями выживания.

Прямые и обратные связи в процессе функционирования самоуправляемой системы по структуре отличаются от опосредованного физического взаимодействия. Если последнее может совершаться как прямое и обратное действие через одни и те же посредствующие объекты, то прямые и обратные связи в форме информационных связей осуществляются разными путями и различными источниками и адресатами.

Все перечисленные принципы самоуправления присущи простейшему гомеостазису, т. е. процессу самоуправления, направленному на сохранение динамиче-

ского равновесия системы с окружающей ее средой путем поддерживания значения одного параметра в каких-то пределах. Не обладающий свойством самовоспроизведения и способностью индивидуального развития простейший гомеостат функционирует в соответствии со всеми упомянутыми принципами.

Поскольку простейший гомеостат входит непременным компонентом во всякий процесс самоуправления, все рассмотренные выше принципы могут быть отнесены к числу всеобщих принципов функционирования самоуправляемых систем.

Кроме всеобщих существуют еще и частные принципы самоуправления, в соответствии с которыми функционируют более высокоорганизованные самоуправляемые системы. Рассмотрим условия возникновения частных принципов самоуправления.

Обязательным условием функционирования более организованных по сравнению с простейшим гомеостатом систем является «память», т. е. регистрация и фиксирование материальными средствами прошлых ситуаций, в которые попадала система, и соответствующих более удачных (оптимальных по отношению к функциональным инвариантам) и менее удачных (неоптимальных) актов управления.

Материальные предпосылки появления «памяти» содержатся в свойстве объектов неживой природы сохранять в течение некоторого времени (или в течение всего последующего времени существования объекта) отображения других объектов, взаимодействовавших с ними.

Преобразование отображения в информацию в форме изменения процесса в канале информационной связи и возможность фиксирования информации в виде изменения структуры связи некоторых элементов управляющей подсистемы создают условия для образования памяти.

В свою очередь «память» служит материальным условием обобщения и обогащения содержания накопленной информации и в связи с этим прогрессивного развития самоуправляемых систем. Это развитие может быть видовым, если самоуправляемые системы обладают способностью самовоспроизведения (живые системы), и индивидуальным.

В первом случае самоуправляемые системы от поколения к поколению изменяют свои свойства и даже структуру. Во втором случае системы без изменения структуры увеличивают свою выживаемость за счет более активного и адекватного приспособления к внешней среде.

Способность высокоорганизованных самоуправляемых систем запоминать «прецеденты», связанные с актами управления, и обогащать содержание информации обусловливает накопление опыта системы, на который она опирается при осуществлении последующих актов управления в новой ситуации. Накопление опыта является процессом обучения самоуправляемой системы.

Обучение бывает двух основных видов: онтогенетическое и филогенетическое1.

Онтогенетическое обучение, осуществляющееся в течение времени существования отдельной системы, как правило, исходит из задачи сохранения функциональных инвариантов, и поэтому оно целенаправленно и планомерно. К онтогенетическому обучению способны высокоорганизованные гомеостаты. Даже такие искусственные самоуправляемые системы, как электрические «черепахи», способны к индивидуальному обучению и к выработке стереотипов поведения в сходных условиях, напоминающих условные рефлексы высокоорганизованных животных.

' См. Н. Винер. Новые главы кибернетики. М., 1963, стр. 19,

Помимо всеобщих принципов функционирование таких систем подчиняется еще своему частному принципу онтогенетического обучения.

Видовое, или филогенетическое, обучение осуществляется в течение времени существования вида самовоспроизводящихся самоуправляемых систем. Оно основано на стихийно осуществляющемся естественном отборе живых систем с наиболее благоприятными для выживаемости мутационными изменениями их структуры и функциональных инвариантов, фиксирующимися в коде генетической информации последующих поколений. В результате такого отбора и наследования благоприятных признаков вырабатываются и закрепляются безусловные рефлексы животных. Одновременно филогенетическое обучение высокоорганизованных животных благоприятствует эффективному их индивидуальному обучению путем накопления и использования личного опыта, прежде всего выработке условных рефлексов.

Наиболее высокоорганизованной живой системой является человек. Его филогенетическое обучение как биологического вида в основном завершено. Зато с незапамятных времен началось филогенетическое обучение нового типа — социальное обучение человека как социального вида. На первых стадиях истории человеческого общества это обучение носило стихийный характер, наподобие биологического филогенетическо го обучения. При переходе к коммунистической формации социальное филогенетическое обучение приобретает планомерный, целенаправленный характер.

Социальное филогенетическое обучение слагается из накопления обществом производственных навыков, эмпирического и теоретического знания, из приобретенного общественного опыта и развития форм общественного сознания и т. д.

Пока еще не созданы искусственные самовоспроиз-

водящиеся самоуправляемые системы. Поэтому можно говорить о частных принципах живых самоуправляемых систем, начиная от вируса и кончая человеком.

Живые системы функционируют в соответствии со всеобщими принципами самоуправления: принципом онтогенетического обучения и присущими только им принципом самовоспроизведения и принципом филогенетического обучения или пассивного и стихийного структурного приспособления в процессе эволюции вида.

Значительно более активным является приспособление, при котором самоуправляемая система не только перестраивает свои процессы применительно к изменениям внешних условий, но и изменяет сами эти условия, приводя их в соответствие своим функциональным инвариантам.

Примитивные формы активного приспособления наблюдаются у многих животных: устройство гнезд, нор, плотин для образования водоемов, запасание на зиму пищи, поиск и применение природных предметов в качестве орудий добывания пищи (африканский стервятник отыскивает подходящие камни и разбивает ими скорлупу яйца страуса, обезьяна использует сучья для сбивания плодов, отламывает и очищает веточку от листьев, чтобы добыть насекомых из щелей, и т. д.). Однако эти действия по преобразованию окружающей среды незначительны и остроизбирательны к определенным условиям.

Полностью активным приспособление становится в форме общественной практики человека. Сперва на основе эмпирического, а затем и теоретического познания объективных законов люди осуществляют производственную деятельность по преобразованию природы, т. е. коренного переустройства внешней среды жизни общества в соответствии с его потребностями.

Узкий спектр биологических возможностей выживания человека в определенной среде все меньше и меньше служит препятствием в освоении природных ресурсов.

Посредством создания искусственной среды, подогнанной к функциональным инвариантам человеческого организма, общество обеспечивает неисчерпаемые возможности своего развития.

Видимо, можно частным принципом социального, самоуправления считать принцип активного преобразования внешней среды, на основе познанных объективных законов природы и общества, применительно к потребностям общества.

На этом мы закончим краткую характеристику основных принципов самоуправления.

Опираясь на эту характеристику, можно было бы дать следующее определение процесса функционирования самоуправляемой системы: самоуправление — это планомерный и целенаправленный активный процесс выбора самоуправляемой системой своего поведения таким образом, чтобы обеспечивались ее выживаемость и дальнейшее функционирование в определенном для данной системы диапазоне изменений внешней среды.

Если самоуправляемая система способна к саморазвитию, то понятие самоуправления охватывает процессы самообучения и самосовершенствования системы в связи с изменением условий ее существования, а также подчинение в некоторых пределах самоуправляемой системой этих условий применительно к ее потребностям. .

Поскольку характер причинности в процессе самоуправления во многом раскрывается при помощи принципа информационной связи, рассмотрим эту связь и информационную причинность в следующее главе. I

Оглавление

Главная | Контакты | Нашёл ошибку | Прислать материал | Добавить в избранное

Все материалы представлены для ознакомления и принадлежат их авторам.