Базовые закономерности функционирования и развития систем

Начнем с изложения положений, характеризующих особенности рассматриваемых здесь сложных объектов и уточняющих следующие важные для их познания моменты:

• а) первое и второе начала термодинамики служат «бухгалтером» и «диспетчером», устанавливая баланс и направление изменения всех процессов внутри каждой системы;
• б) существование открытых систем невозможно без их обмена с окружением потоками вещества, энергии и информации, при этом у биологических систем мощность входного потока преобладает над мощностью выходного;
• в) длительная жизнестойкость системы может обеспечиваться и при низкой надежности ее составных частей вследствие проявления эффекта конструктивной эмерджентности;
• г) повышение живучести и эффективности функционирования системы обеспечивается благодаря многообразию и избыточности образующих ее элементов;
• д) любой предмет не может быть полностью познан в отрыве от включающей его системы, так как, оставаясь в его рамках, невозможно уяснить все истинные свойства предмета;
• е) при всяком внешнем воздействии на систему она стремится отреагировать таким образом, чтобы ослабить его результирующий эффект;
• ж) любое механическое деление системы на части всегда сопровождается утратой ею каких-либо существенных свойств.

Дополнительно укажем основные закономерности человекомашинных систем, являющихся нелинейными открытыми диссипативными и саморазвивающимися системами:

• а) динамичность, проявляющаяся в непрерывном изменении всех существенных характеристик во времени, а потому и предполагающая необходимость в рассмотрении данной системы с позиций прошлого, настоящего и будущего;
• б) нелинейность, характеризуемая непропорциональностью причин и следствий, т. е. способностью этой системы не только к подавле-

нию различных флуктуаций, но и к качественному изменению своего состояния под воздействием относительно слабых возмущений;

• в) открытость, в смысле довольно широкого и разнообразного обмена потоками энергии, вещества и информации с окружающей систему средой, в данном случае — с биосферой;
• г) сложность, обусловленная многообразием не только взаимосвязей, но также выполняемых функций и характером их влияния как на систему, так и на ее окружение;
• д) стохастичность, связанная с преобладанием не детерминированных, а случайных процессов, параметры которых могут прогнозироваться лишь с определенной достоверностью;
• е) целенаправленность, выражающаяся в стремлении сохранять жизнестойкость и достигать желаемых результатов путем соответствующей перестройки параметров самой системы и ее ближнего окружения;
• ж) целостность, проявляющаяся в невозможности длительного существования одних компонентов без других или при несоответствии их существенных характеристик.

Что касается развития подобных систем, то оно обычно проявляется в стремлении приумножить объем и перечень полезного ресурса, что в свою очередь делает их поведение неустойчивым из-за роста затрат на его хранение и обслуживание. Если в таких условиях приходится противодействовать внешним воздействиям, то это может привести систему к истощению и гибели. И вновь возникшая система также будет стремиться к поглощению ресурсов ее окружения, что чревато неизбежным и глубоким истощением уже этого источника своего существования. И так по кругу и до термодинамического равновесия.

При анализе только что перечисленных особенностей рассматриваемых здесь сложных систем, имеющих большое значение для последующего системного анализа и моделирования техногенных происшествий, ограничимся лишь следующими двумя констатациями.

Во-первых, это чрезвычайная трудоемкость изучения и улучшения даже отдельно взятой системы «человек — машина — среда». Ведь невозможно определить все ее существенные свойства без выявления обобщенной структуры, равно как и оценить вклад системообразующих компонентов без учета обратных связей между ними.

Во-вторых, это принципиальная невозможность точного прогноза интегральных показателей любой человекомашинной системы, не говоря уже о траектории их будущего изменения. Вот почему основное внимание в исследовании производственно-экологической безопасности следует уделять выявлению узких мест, воздействие на которые окажется наиболее результативным.

На обе эти принципиальные трудности впервые указал около полувека назад основатель теории нечетких множеств и теории возможностей Л. Заде. В частности, для названных им «гуманистических» (включающих людей) систем он сформулировал так называемый принцип несовместимости, сущность которого такова: чем сложнее система, тем менее правдоподобны точные количественные предсказания ее будущего поведения; если же сложность превосходит некоторый пороговый уровень, то точность количественного прогноза и практическая ценность полученных при этом результатов становятся взаимоисключающими характеристиками.

Подтверждением справедливости принципа несовместимости применительно к другой, но уже более сложной системе служит, в частности, отказ метеорологов от выдачи как точных, так и долгосрочных прогнозов погоды. В настоящее время они рассуждают примерно так: «Вообще-то, точный прогноз на завтра дать можно, но для этого потребуется не менее недели непрерывных вычислений на ЭВМ». А вот предсказывать погоду на два месяца вперед они и не пытаются, поскольку это вообще невозможно.

Дело в том, что существует так называемый горизонт прогноза, обусловленный возможностью «джокеров» разрушать эволюционно сформировавшиеся русла развития сложных систем. Как следствие, чем глубже и последовательней анализируется проблема, тем вероятнее появление подобных препятствий с их большим числом «быстрых переменных» и тем неопределенней или неоднозначней становится ее решение.