Берталанфи Л. Общая теория систем - Основы, развитие, применение. Главы 1-2

Подождите немного. Документ загружается.

- 15 -

Первый пример относится к телеграфному кабелю, где постоянный

ток передается в одном направлении, но информация, сообщение,

может передаваться в любом направлении, посредством прерывания

подачи тока в один момент времени и фиксации этого прерывания в

другой. Вторым примером может служить фотоэлектрические

устройства, используемые в дверях многих супермаркетов: тень,

прерывающая поток световой энергии, сообщает фотоэлементу, что

кто-то заходит, и дверь открывается. Таким образом, информация, в

общем, не может выражаться в терминах энергии.

Однако существует другой способ характеризовать информацию,

а именно, в терминах решений. В качестве примера можно назвать

игру «Двадцать вопросов», в которой игрок должен определить

объект, получая на свои вопросы простые ответы «да» и «нет». Объем

информации, передаваемой в одном ответе, - выбор между двумя

альтернативами, такими как – животное или не животное.

Посредством двух вопросов можно принять решение в отношении

одной из четырех возможностей, напр., млекопитающее - не

млекопитающее, цветущее растение – не цветущее растение. При

наличии трех ответов возникает выбор из восьми альтернатив и пр..

Таким образом, логарифм при основании 2 из возможных решений

может использоваться как мера информации, единица, называемая

двоичная единица или бит. Информация, содержащаяся в двух

ответах - log

2 4 = 2 бита, в трех ответах, log2 8 = 3 бита и т.д.. Это

измерение информации похоже на измерение энтропии, или скорее

отрицательной энтропии, поскольку энтропия также определяется в

качестве логарифма вероятности. Но энтропия, как мы уже знаем, -

мера беспорядка; поэтому отрицательная энтропия или информация

– мера порядка или организации, поскольку последняя, в сравнении

со случайным распределением, - маловероятное состояние.

Второе центральное понятие теории коммуникации и

управления – обратная связь. Простая схема обратной связи выглядит

следующим образом (рис. 2.1). Система включает в себя, во-первых,

рецептор или «орган чувств», в роли которого может выступать

фотоэлемент, радиолокационная завеса, термометр, или орган чувств

в биологическом значении. Сообщение может быть представлено, в

технических устройствах, слабой силой тока, или, в живом организме,

нервной проводимостью.

- 16 -

Рис. 2.1. Простая схема обратной связи.

Далее следует центр, соединяющий входящие сообщения и

передающий их эффектору, состоящему из механизма, подобного

электромотору, нагревательной спирали или соленоиду, или мышце,

которая реагирует на входящее сообщение таким образом, что

возникает мощный выходной сигнал. И, наконец, результат

функционирования эффектора передается рецептору, и это делает

систему саморегулирующейся, т.е. гарантирует стабилизацию или

управление действиями.

Механизмы обратной связи широко используются в

современной технологии для стабилизации определенного действия,

как в термостатах или радиоприемниках; или для управления

действиями на пути к цели, когда отклонение от этой цели передается

обратной связью, в качестве информации, до тех пор пока цель или

мишень не будут достигнуты. Это имеет место в самодвижущемся

ракетном оружии, которое ищет свою мишень, в системах управления

зенитным огнем, системах управления кораблем, и других так

называемых сервомеханизмах.

Существует действительно большое число биологических

явлений, которые аналогичны модели обратной связи. Во-первых,

явление так называемого гомеостаза, или поддержания баланса в

живом организме, прототип которого – терморегуляция у

теплокровных животных. Охлаждение крови стимулирует

определенные центры мозга, которые «включают» экзотермические

механизмы тела; температура тела контролируется этим центром,

рецептор

устройство

управления

эффектор

стимул сообщение сообщение

обратная связь

реакция

- 17 -

таким образом, что она сохраняется на постоянном уровне. Похожие

гомеостатические механизмы существуют в теле с целью поддержания

постоянства огромного количества физико-химических переменных.

Далее, системы обратной связи, сравнимые с сервомеханизмами в

технике, существуют в теле животного или человека для регуляции

действий. Если мы хотим поднять карандаш, в центральную нервную

систему передается отчет о расстоянии, при котором нам не удалось

его взять в первый раз; эта информация затем направляется в ЦНС,

так что движение контролируется, до тех пор, пока не будет

достигнута цель.

Таким образом, в технологии и живой природе множество

систем следуют схеме обратной связи, и хорошо известно, что новая

дисциплина, называемая кибернетикой, была представлена

Норбертом Винером для изучения этих явлений. Теория пытается

показать, что механизмы природы обратной связи – основание

телеологического или целенаправленного поведения в искусственных

машинах, так же как и в живых организмах, и социальных системах.

Однако следует помнить о том, что схема обратной связи имеет

довольно специфическую природу. Она предполагает структурное

устройство того типа, который был описан. Тем не менее, в живом

организме существует множество типов регуляции, которые

существенно отличаются по своей сути от регулирования с обратной

связью, а именно, те, в которых порядок поддерживается посредством

динамического взаимодействия процессов. Вспомним, например,

эмбриональные типы регуляции, в которых целое создается из частей

в эквифинальных процессах. Можно доказать, что сущность

первичных типов регуляции в органических системах, т.е. тех, которые

являются наиболее фундаментальными и примитивными в

эмбриональном развитии, так же как и в эволюции, - заключается в

динамическом взаимодействии. Они основываются на факте, что

живой организм – открытая система, поддерживающая себя, или

приближающаяся к устойчивому состоянию, и совмещаются с

вторичными, которые контролируются фиксированными

механизмами, особенно теми из них, которые осуществляют обратную

связь. Подобное положение дел является следствием общего

принципа организации, который можно обозначить как

прогрессивная механизация. Во-первых, системы – биологические,

- 18 -

нейрологические, психологические или социальные –управляются

динамическим взаимодействием их компонентов; далее,

определяются неизменные механизмы и ограничивающие условия,

которые делают систему и ее части более эффективными, но также

постепенно сокращают, и в конечном итоге, устраняют ее

эквипотенциальность. Таким образом, динамика – более широкий

аспект, поскольку мы всегда можем перейти от общих системных

законов к механизмо-подобной функции, вводя подходящие условия

ограничения, однако противоположное не является возможным.

Причинность и телеология

Еще один момент, который я хотел бы упомянуть – изменение

научной картины мира, которое происходит в последние несколько

десятилетий. В механистическом мировоззрении, которое было

порождением классической физики 19 века, бесцельные движения

атомов, управляемые непоколебимыми законами причинности,

вызывали все явления в мире, неживом, живом и психическом. В нем

не было оставлено пространства какой-либо направленности, порядку,

или телосу

. Мир организмов казался продуктом случайности,

вызванной бессмысленным действием мутаций и отбора; психический

мир представлялся в качестве необычного и довольно

непоследовательного эпифеномена материальных явлений.

Единственной целью науки казалась аналитическая цель, т.е.

разделение реальности на более мелкие единицы и изоляция

отдельных причинных цепей. Таким образом, физическая реальность

разделялась на материальные точки или атомы, живые организмы –

на клетки, поведение – на рефлексы, восприятие – на точечное

восприятие, и т.п. В соответствии с этим, причинность была, по

существу, однонаправленной: в механике Ньютона одно солнце

притягивает одну планету, один ген в оплодотворенной яйцеклетке

порождает некий унаследованный характер, один вид бактерий

Телос - (греч. telos - конец, цель), в древнегреческой философии конечная цель чего-

либо; один из четырех основных принципов бытия в философии Аристотеля (прим.

пер.).

- 19 -

вызывает то или иное заболевание, психические элементы

выстраиваются, подобно бусинам в нитке жемчуга, по закону

ассоциации. Вспомните знаменитую таблицу категорий Канта,

которая пытается систематизировать фундаментальные понятия

классической науки: симптоматичным является то, что понятия

взаимодействия и организации всего лишь заполняли пробелы или не

появлялись вообще.

Современная наука позволяет нам утверждать, что эта схема

изолируемых элементов, в которой действует однонаправленная

причинность, оказалась неэффективной. Поэтому возникновение, во

всех областях науки, понятий, таких как целостность, холистический,

организмический, гештальт и т.п.., означает, что, в крайнем случае, мы

должны думать в терминах систем элементов во взаимном

взаимодействии.

Похожим образом, понятия телеологии и направленности

казались выходящими за пределы науки, и представлялись

связанными с таинственными, сверхъестественными или

антропоморфическими силами; или псевдопроблемой, внутренне

чуждой науке, и просто неуместным представлением психикой

наблюдателя природы, управляемой бесцельными законами. Тем не

менее, эти аспекты существуют, и вы не можете представить живой

организм, не говоря уже о поведении и человеческом обществе, не

принимая во внимание то, что по-разному и довольно неопределенно

обозначается адаптивностью, целенаправленностью,

целеустремленностью и т.п.

Для современного мировоззрения характерно, что эти аспекты

серьезно учитываются как закономерная проблема науки; более того,

мы также можем указать на модели, воспроизводящие подобное

поведение.

Две такие модели мы уже упоминали. Одна – эквифинальность,

тенденция к специфическому финальному состоянию от различных

начальных состояний и различными способами, основанная на

динамическом взаимодействии в открытой системе, стремящейся к

устойчивому состоянию; вторая – модель обратной связи,

гомеостатическое сохранение специфического состояния или

стремления к цели, основана на круговых причинных цепях и

механизмах, отслеживающих и передающих информацию об

- 20 -

отклонениях от состояния, которое должно поддерживаться, или

цели, которая должна быть достигнута. Третья модель адаптивного

поведения была разработана Эшби, который по случайности начал с

тех же самых математических определений и уравнений для общей

системы, которые использовались и автором этой книги. Оба автора

разрабатывали свои системы независимо, и, следуя различным

интересующим их направлениям, пришли к разным теоремам и

заключениям. Модель адаптивности Эшби может быть

приблизительно охарактеризована как модель ступенчатых функций,

определяющих систему, т.е. функций, которые, после того как

пройдено определенное критическое значение, «перепрыгивают» в

новое семейство дифференциальных уравнений. Это означает, что

пройдя критическое состояние, система приступает к новому способу

поведения. Таким образом, посредством ступенчатых функций,

система демонстрирует адаптивное поведение в том, что биолог

называл бы методом проб и ошибок: она пробует различные способы

и средства, и в конечном итоге стабилизируется в области, в которой

она больше не вступает в конфликт с критическими значениями

среды. Такая система, адаптирующая себя посредством проб и

ошибок, в действительности была создана Эшби в качестве

электромагнитного механизма, называющегося гомеостатом.

Я не буду обсуждать достоинства и недостатки этих моделей

телеологического или целенаправленного поведения. Однако следует

выделить тот факт, что телеологическое поведение, направляемое к

специфическому конечному состоянию или цели, не является чем-то,

что выходит за пределы естественной науки и антропоморфическим

неверным представлением процессов, которые, сами по себе,

ненаправленны и случайны. Скорее это форма поведения, которая

может быть также определена в научных терминах, и для которой

могут быть выделены необходимые условия и возможные механизмы.

Что такое организация?

Похожие соображения применимы к понятию организации.

Организация также была чужда механистическому миру. Эта

проблема не возникала в классической физике, механике,

электродинамике и пр. Более того, второй принцип термодинамики

- 21 -

указывал на разрушение порядка в качестве общего направления

событий. В современной физике совершенно иные взгляды. Атом,

кристалл, или молекула – организации, как всегда выделялось

Уайтхедом. В биологии, организмы, по определению, организованные

сущности. Однако, несмотря на то, что мы обладаем огромным

количеством данных о биологической организации, от биохимии до

цитологии, гистологии и анатомии, у нас нет теории биологической

организации, т.е. концептуальной модели, которая позволяет

объяснить эмпирические факты.

Для организации характерны, будь это живой организм или

общество, понятия целостности, роста, дифференциации,

иерархического порядка, доминирования, управления, конкуренции и

пр. Подобные понятия не присутствуют в традиционной физике.

Системная теория способна рассматривать эти вопросы. Возможно

определить такие понятия в рамках математической модели системы;

более того, в некоторых отношениях, могут быть разработаны

подробные теории, которые выводят, из общих предположений,

особые случаи. Хороший пример – теория биологического

равновесия, циклических флуктуаций и др. теории Лотки, Вольтерры,

Гаузе и других. Можно обнаружить, что биологическая теория

Вольтерры и теория количественной экономики – изоморфны во

многих отношениях.

Однако существует множество аспектов организаций, которые не

поддаются легко количественной интерпретации. Эта сложность не

является новой в естественной науке. Таким образом, теория

биологического равновесия или теория естественного отбора –

тщательно разработанные области математической биологии, и никто

не сомневается, что они вполне закономерные, по существу верные, и

это важная часть теории эволюции и экологии. Однако сложно

применять их в этой области, поскольку выбранные параметры, такие

как селективное значение, скорость деструкции и генерации и т.п., не

могут быть легко измерены. Поэтому мы должны довольствоваться

«объяснением в принципе», качественным аргументом, который, тем

не менее, может вести к интересным выводам.

Как пример применения общей теории систем к человеческому

обществу, мы можем процитировать недавнюю книгу Боулдинга,

название которой «Организационная революция». Боулдинг начинает

- 22 -

с общей модели организации и утверждает, что то, что он называет

Железные Законы, справедливы для любой организации. К таким

Железным Законам, например, относится мальтузианский закон о

том, что увеличение популяции, в общем, намного превосходит ее

ресурсы. Отсюда закон оптимального размера организаций: чем

больше становится организация, тем длиннее путь коммуникации и

это, в зависимости от природы организации, действует в качестве

ограничивающего фактора и не позволяет организации выйти за

рамки определенного критического размера. Согласно закону

неустойчивости, многие организации не находятся в устойчивом

равновесии, но демонстрируют циклические флуктуации, которые

являются результатом взаимодействия подсистем. Это, возможно,

может рассматриваться в терминах теории Вольтерры, так

называемого первого закона Вольтерры, - закона периодических

циклов в популяциях двух видов, один из которых питается за счет

другого. Важный закон олигополии утверждает, что если существуют

конкурирующие организации, неустойчивость их связей и, тем самым,

опасность противоречий и конфликтов возрастает с уменьшением

числа этих организаций. Таким образом, до тех пор, пока они

относительно небольшие и многочисленные, они так или иначе

сосуществуют. Однако, когда остается только несколько или всего пара

конкурентов, как это происходит с большими политическими

блоками, существующими в настоящее время, конфликты становятся

деструктивными до момента взаимного разрушения. Число таких

общих теорем организации может быть легко увеличено. Они могут

быть разработаны математическим способом, как фактически

делается для определенных аспектов.

Общая теория систем и единство науки

Позвольте мне завершить эти замечания несколькими словами

относительно общих возможностей применения

междисциплинарной теории.

Интегративная функция общей теории систем, возможно, может

быть суммирована следующим образом. До сих пор, объединение

науки рассматривалось как сведение всех наук к физике, как конечное

разложение всех феноменов на физические явления. С нашей точки

- 23 -

зрения, единство науки охватывает более реалистический аспект.

Унитарная концепция мира может быть основана не на возможно

напрасной и, без сомнения, надуманной надежде сведения в конечном

итоге всех уровней реальности до уровня физики, но скорее на

изоморфии законов в различных областях. Если говорить формально,

т.е. если рассматривать концептуальные конструкты науки, это

означает структурное единообразие схем, которые мы применяем.

Говоря на «материальном» языке, это означает, что мир, т.е. целое,

состоящее из наблюдаемых явлений, демонстрирует структурное

единообразие, что проявляется изоморфными признаками порядка

на различных уровнях и сферах.

Затем мы подходим к концепции, которую, в отличие от

редукционизма, мы можем назвать перспективизм. Мы не можем

свести биологические, поведенческие и социальные уровни к самому

низкому уровню, уровню конструктов и законов физики. Однако мы

можем найти конструкты и возможно законы внутри отдельных

уровней. Мир, писал А. Хаксли, как неаполитанский торт-мороженое,

в котором уровни – физическая, биологическая, социальная и

моральная вселенная – представлены шоколадным, клубничным и

ванильным слоями. Мы не можем свести клубнику к шоколаду.

Объединяющий принцип в том, что мы находим организацию на всех

уровнях. Механистическое мировоззрение, принимающее

деятельность физических частиц в качестве основной реальности,

нашло свое выражение в цивилизации, которая возвеличивает

физическую технологию, что в итоге приводит к катастрофам нашего

времени. Возможно, модель мира как огромной организации может

помочь укрепить чувство уважения к живому, которое мы почти

потеряли за последние кровопролитные десятилетия человеческой

истории.

Общая теория систем в образовании: подготовка научных генералистов

После поверхностного очерка о значении и целях общей теории

систем, я попытаюсь ответить на вопрос, какой вклад она может

внести в интегративное обучение. Чтобы не показаться предвзятым, я

приведу несколько цитат авторов, которые сами не были вовлечены в

разработку общей теории систем.

- 24 -

Несколько лет назад группой ученых, включающей инженера

Боде, социолога Мостеллера, математика Тьюки, и биолога Винзора,

была опубликована статья «Образование научных генералистов».

Авторы выделяли «необходимость в более простом, более

единообразном подходе к научным проблемам». Они писали:

Мы часто слышим, что «один человек больше не может охватить

достаточно широкую область» и что «существует слишком много

узких специализаций»… Нам нужен более простой, более

единообразный подход к научным проблемам, нам нужны люди,

которые занимаются наукой – не конкретной наукой, т.е. нам

нужны научные генералисты (Боде и др., 1949).

Затем авторы проясняют, как и почему необходимы генералисты в

таких областях как физическая химия, биофизика, и в применении

химии, физики и математики к медицине, и далее продолжают:

Любой исследовательской группе нужен генералист, будь то

научно-исследовательский институт или организация, или

отраслевое объединение… В технической группе, генералист без

сомнения, имел бы дело с системными проблемами. Эти

проблемы возникают каждый раз, когда части превращаются в

сбалансированное целое (Боде и др., 1949).

На симпозиуме Организации интегрированного образования,

профессор Мэтер (1951) обсуждал «Интегративные исследования

общего образования». Он утверждал:

Один из критикуемых недостатков общего образования

основывается на факте, что оно может легко перерасти в простое

представление информации, собранной в таком количестве

областей изучения, какое возможно рассмотреть во время

семестра или года… Если бы вы случайно услышали, о чем

говорят старшекурсники, возможно, вы бы услышали «наши

профессора загрузили нас по полной программе, но что все это

значит?»… Более важным является поиск основных концепций и