Поняття складноï системи

Теорiя вiдносностi, що вивчає унiверсальнi фiзичнi закономiрностi,
що ставляться до всiєï Вселеного, i квантова механiка, що
вивчає закони мiкросвiту, нелегкi для розумiння, i, проте, вони
мають справу iз системами, якi з погляду сучасного природознавства
вважаються простими. Простими в тому розумiннi, що в них входить
невелике число змiнних, i тому взаимоотношение мiж ними пiддається
математичнiй обробцi й виведенню унiверсальних законiв
Однак, крiм простих, iснують складнi системи, якi складаються з великого
числа змiнних i, стало бути, великоï кiлькостi зв'язкiв мiж ними.
Чим воно бiльше, тим сутужнiше пiддається предмет дослiдження
досягненню кiнцевого результату — виведенню закономiрностей
функцiонування даного об'єкта. Труднощi вивчення даних систем
зв'язанi й з тiєю обставиною, що чим складнiше система, тим бiльше
в неï так званих емерджентних властивостей, тобто властивостей,
яких немає в ïï частин, i якi є наслiдком ефекту
цiлiсностi системи
Такi складнi системи вивчає, наприклад, метеорологiя — наука
про клiматичнi процеси. Саме тому, що метеорологiя вивчає складнi
системи, процеси утворення погоди набагато менш вiдомi, чим гравiтацiйнi
процеси, що, на перший погляд, здається парадоксом. Дiйсно, чому
ми точно можемо визначити, у якiй крапцi буде перебувати Земля або яке-
небудь iнше небесне тiло через мiльйони рокiв, але не можемо точно
пророчити погоду на завтра? Тому, що клiматичнi процеси представляють
набагато бiльше складнi системи, що складаються з величезноï
кiлькостi змiнних i взаємодiй мiж ними
Подiл систем на прост i складнi є фундаментальним у
природознавствi. Серед всiх складних систем найбiльший iнтерес
представляють системи з так званою зворотним зв'язком. Це ще одне
важливе поняття сучасного природознавства
Якщо ми вдаримо по бiльярднiй кулi, то вiн полетить у тiм напрямку, у
якому ми його направили, i з тiєю швидкiстю, з якоï ми
хотiли. Поле кинутого каменю теж вiдповiдає нашому бажанню, якщо
нiчого не перешкоджає цьому. Сам камiнь зовсiм iндиферентний
стосовно нас. Вiн не пручається, якщо тiльки не мати на увазi
закону iнерцiï
Зовсiм iншим буде поводження кiшки, що активно реагує на наш
вплив. Отож, якщо поводження об'єкта (поводженням будемо називати
будь-яку змiну об'єкта стосовно навколишнього середовища) залежить
вiд впливу на нього, ми говоримо, що в такiй системi є зворотний
зв'язок — мiж впливом i ïï реакцiєю
Поводження системи може пiдсилювати зовнiшнiй вплив: це
називається позитивним зворотним зв'язком. Якщо ж воно
зменшує зовнiшнiй вплив, то це негативний зворотний зв'язок.
Особливий випадок — гомеостатические зворотнi зв'язки, якi дiють,
щоб звести зовнiшнiй вплив до нуля. Приклад: температура тiла людини, що
залишається постiйноï завдяки гомеостатическим зворотним
зв'язкам. Таких механiзмiв у живому тiлi величезна кiлькiсть.
Властивiсть системи, що залишається без змiн у потоцi подiй,
називається iнварiантом системи
У будь-якому нашiм русi з певною метою беруть участь механiзми
зворотного зв'язка. Ми не зауважуємо ïхнi дiï, тому що
вони включаються автоматично. Але iнодi ми користуємося ними
свiдомо. Скажемо, одна людина пропонує мiсце зустрiчi, а
iншоï повторює: так, ми зустрiчаємося там-те й у стiльки^-
те. Це зворотний зв'язок, що робить домовленiсть бiльше надiйноï.
Механiзм зворотного зв'язка й покликаний зробити систему бiльше
стiйкоï, надiйноï й ефективноï
У широкому змiстi поняття зворотного зв'язка означає, що частина
вихiдноï енергiï апарата або машини вертається на
вхiд… Позитивний зворотний зв'язок додається до вхiдних
сигналiв, вона не коректує ïх. Термiн зворотний зв'язок
застосовується також у бiльше вузькому змiстi для позначення того,
що поводження об'єкта управляється величиною помилки в
положеннi об'єкта стосовно деякоï специфiчноï мети (Н.
Вiнер. Кiбернетика .-М., 1968.- С.288). Механiзм зворотного зв'язка
робить систему принципово iнший, пiдвищуючи ступiнь ïï
внутрiшньоï органiзованостi й даючи можливiсть говорити про
самоорганiзацiю в данiй системi Отже, всi системи можна роздiлити на
системи зi зворотним зв'язком i без такоï. Наявнiсть механiзму
зворотного зв'язка дозволяє укласти про те, що система
переслiдує якiсь мети, тобто що ïï поводження доцiльно.
Активне поводження системи може бути випадкова або доцiльним, якщо дiя
або поводження допускає тлумачення як спрямоване на досягнення
деякоï мети, тобто деякого кiнцевого стану, при якому об'єкт
вступає в певний зв'язок у просторi або в часi з деяким iншим
об'єктом або подiєю. Нецiлеспрямованим поводженням є
таке, котре не можна витлумачити подiбним чином (Там же.- С. 286).
Для позначення машин iз внутрiшньо цiлеспрямованим поводженням був
спецiально викуваний термiн сервомеханизми. Наприклад, торпеда,
постачена механiзмом пошуку мети. Усяке цiлеспрямоване поводження
вимагає негативного зворотного зв'язка. Воно може бути що
пророкує або не пророкує. Пророкування може бути першого,
другого й наступного порядкiв залежно вiд того, на скiльки параметрiв
поширюється пророкування. Чим ïх бiльше, тим досконалiше
система
Поняття доцiльностi перетерпiло тривалу еволюцiю в iсторiï
людськоï культури. У часи панування мiфологiчного мислення
дiяльнiсть будь-яких, у тому числi неживих, тiл могла бути визнана
доцiльноï на основi антропоморфiзму, тобто приписування явищам
природи причин за аналогiєю з дiяльнiстю людини. Фiлософ
Аристотель у числi причин функцiонування миру, поряд з
матерiальноï, формальноï, дiючоï, назвав i цiльову.
Релiгiйне розумiння доцiльностi ґрунтується на поданнi про
те, що Бог створив мир з певною метою, i, стало бути, мир у цiлому
доцiльний
Наукове розумiння доцiльностi будувалося на виявленнi в дослiджуваних
предметах об'єктивних механiзмiв целеполагания. Оскiльки в Новий
час наука вивчала простi системи, остiльки вона скептично ставилася до
поняття мети. Положення змiнилося в XX столiттi, коли природознавство
перейшло до вивчення складних систем зi зворотним зв'язком, тому що саме
в таких системах iснує внутрiшнiй механiзм целеполагания. Наука,
що першоï почала дослiдження подiбних систем, одержала назву
кiбернетики
Точно так само, як рiзноманiтнi машини й механiзми полегшують фiзична
праця людей, ЕОМ i персональнi комп'ютери полегшують його розумова
праця, замiняючи людський мозок у його найбiльш простих i рутинних
функцiях. ЕОМ дiють за принципом так-нi, i цього виявилося досить для
того, щоб створити обчислювальнi машини, хоча й уступающие людському
мозку в гнучкостi, але переважаючi його по швидкостi виконання
обчислювальних операцiй. Аналогiя мiж ЕОМ i мозком людини
доповнюється тим,' що ЕОМ як би виконує роль
центральноï нервовоï системи для пристроïв автоматичного
керування
Уведене трохи пiзнiше в кiбернетику поняття машин, що самонавчаються,
аналогiчно вiдтворенню живих систем. I те, i iнше є творення себе
(у собi й в iншому), можливе вiдносно машин, як i живих систем. Навчання
онтогенетически є те ж, що й самовiдтворення филогенетически.
Як би не протiкав процес вiдтворення, це — динамiчний процес, що
включає якiсь сили або ïхнi еквiваленти. Один з можливих
способiв подання цих сил полягає в тому, щоб помiстити активний
носiй специфiки молекули в частотнiй будовi ïï молекулярного
випромiнювання, значна частина якого лежить, очевидно, в областi
iнфрачервоних електромагнiтних частот або навiть нижче. Може виявитися,
що специфiчнi речовини вiрусу при деяких обставинах випромiнюють
iнфрачервонi коливання, якi мають здатнiсть сприяти формуванню iнших
молекул вiрусу з невизначеноï магми амiнокислот i нуклеинових
кислот. Цiлком можливо, що таке явище дозволене розглядати як деяку
притягальну взаємодiю частот (Там же.- С. 281-282).
Така гiпотеза вiдтворення Вiнера, що дозволяє запропонувати
єдиний механiзм самовiдтворення для живих i неживих систем
Сучаснi ЕОМ значно перевершують тi, якi з'явилися на зорi кiбернетики.
Ще 10 рокiв тому фахiвцi сумнiвалися, що шаховий комп'ютер коли-небудь
зможе обiграти пристойного шахiста, але тепер вiн майже на рiвнi
бореться iз чемпiоном миру. Те, що машина ледве було, не виграла в
Каспарова за рахунок величезноï швидкостi перебору варiантiв (100
млн. у сек. проти двох у людини) гостро порушує питання не тiльки
про можливостi ЕОМ, але й про те, що таке людський розум
Передбачалося два десятилiття назад, що ЕОМ будуть iз роками усе
могутнiшими й масивними, але всупереч прогнозам найбiльших учених, були
створенi персональнi комп'ютери, якi стали повсюдним атрибутом нашого
життя. У перспективi нас чекає загальна комп'ютеризацiя й
створення людиноподiбних роботiв Треба, втiм, мати на увазi, що людина
не тiльки логiчно мисляча iстота, але й творче, i ця здатнiсть —
результат всiєï попередньоï еволюцiï. Якщо ж будуть
побудованi не просто людиноподiбнi роботи, але й переважаючi його по
розуму, то це привiд не тiльки для радостi, але й для
занепокоєння, зв'язаного як з роботизацiєю самоï
людини, так i iз проблемою можливого бунту машин, виходу ïх з-пiд
контролю людей i навiть поневолення ними людини. Звичайно, в XX столiттi
це не бiльш нiж далека вiд реальностi фантастика