Системы и системный анализ

Взято отсюда: https://systemity.wordpress.com/2021/03/01/223/

Здесь я рассмотрю вопрос о том, что такое система и какие системы бывают. Слово "система" обозначает целое, состоящее из частей, и полисемично, т.е. имеет множество омонимов, которые к рассматриваемым здесь системам не имеют ни малейшего отношения. Существует большое число работ в области теории систем, и интерес к этой теме постоянно растёт. Здесь есть свои классики, работы которых я не то чтобы не понимаю, я их просто не воспринимаю, поскольку не переношу свободный трёп на модные темы. Я добросовестно просматривал работы классиков и никаким боком не встретил в них хотя бы какую-то мелочь, которую можно было бы использовать в своей работе. Исключения составляют работы Норберта Винера, с которыми я ознакомился с большой пользой для себя.

Считается, что классик системных исследований Людвиг фон Берталанфи впервые разработал т.н. "общую теорию систем". Люди самых разнообразных профессий, начиная от парикмахеров, заведующих складами и кончая крупными  учёными, часто с гордостью заявляют, что в своей деятельности ориентируются на применение методов системного анализа. Это ободряющее и широко используемое словосочетание предложено этим самым классиком Людвигом фон Берталанфи, ознакомившись с трудами которого, никаких методов вы при всём своём желании не обнаружите. Австрийский учёный Л. фон Берталанфи ещё известен тем, что дал определение живым организмам как "открытым системам". Помню, когда давным-давно я ознакомился с этой идеей, с которой согласны и которую цитируют все современные исследователи теории систем, то мне мгновенно пришло в голову более приближённое к реальности название открытой системы в биологии:  "кишки наружу", поскольку только такую систему в биологии позволительно назвать открытой.

То, что живое существо получает из внешней среды субстрат для извлечения из него энергии и выделяет неперерабатываемый балласт наружу, абсолютно верно. Но это не даёт никаких оснований для отнесения живого организма к разряду открытых систем, поскольку всё таинство работы системы живого организма заключено в строгие рамки закрытости и независмости от влияния внешней среды. Кусок хлеба, который вы откусили, после пережёвывания попадает в физиолого-биохимическую систему, которая сразу после глотания становится закрытой от внешней среды. Точно также ведёт себя система и на выходе. Иными словами, любой живой организм является закрытой системой функционирования, обладающей неким подобием клапанов, через которые в эту закрытую систему подаётся субстрат из внесистемного пространства и выделяются непереваренные остатки во внесистемное пространство. То же самое можно сказать и о потреблении кислорода и вывделеннии углекислого газа.

Т.е. то, что поступает и то, что выделяется, с системой (организмом) не соединено функционально. Может быть только формально на выходе, и, как несложно понять, только в одном направлении на входе или на выходе. Клапанами на входе и на выходе управляет не пища и не балласт, подготовленный к выводу из организма, а сам организм.  Причём во многих случаях открытие-закрытие клапанов происходит без всеохватного участия мозга. В детстве меня вырвало, когда я пытался сделать приятное своей бабушке и принять в себя чайную ложку рыбьего жира. Клапан открылся по физиологической потребности, несмотря на то, что я уговаривал свой мозг не принимать всё это близко к сердцу.

Животные делятся на гомойотермные - с постоянной температурой тела - и пойкилотермные - с изменяющейся температурой тела. Но температура тела даже пойкилотермных животных, например, лягушки заметно выше температуры окружающей среды. Организмы тратят запасы питательных веществ на поддержание температуры более высокой, чем температура окружающей среды. О какой открытости здесь можно говорить?! Эта странная идея о биологических организмах как открытых системах возникла у фон Берталанфи в качестве медвежьей услуги второму закону термодинамики, который не может объяснить поведение энтропии живых систем просто по той причине, что понятие энтропии не имеет ни малейшего отношения к живым системам (http://proza.ru/2018/09/08/378).

В закрытых системах энтропия должна возрастать, т.е. должен возрастать беспорядок. Если этого не происходит, то здесь имеется выбор вариантов: найти теоретическое объяснение этому биологическому феномену или же... объявить организмы открытыми системами. Поскольку никаких идей на этот счёт ни у Берталанфи, ни у других специалистов в области термодинамики не было, такое объявление не только не вызвало протеста, но было практически единодушно одобрено научным сообществом. Этот поступок фон Берталанфи я считаю похабнейшей манерой вульгаризации науки, поскольку в его время давно уже было известно, что энергетика живых систем обслуживается с помощью молекул АТФ, снабжаемых энергией, выделяемой за счёт катаболизма пищи, и не имеет отношения к тому, чем увлекалась и увлекается термодинамика.

Не могу не сказать, что дебилов в чине профессоров и академиков, неспособных понять эту элементарнейшую истину, было очень и очень много. Аналогичным образом поступил лауреат нобелевской премии И.Пригожин, который придумал высосанные из пальца "диссипативные структуры". Он очень уважительно относился к "находке" Берталанфи, поскольку доказал теорему термодинамики неравновесных процессов о минимуме производства энтропии в открытой системе. Вся эта "высокая" наука не имеет ни малейшего отношения к реальным проблемам науки, и, насколько я могу судить, изделие, разработанное И.Пригожиным, на практике пригодно, главным образом, университетским лекторам, которые ревностно относятся к "целостности" научного знания.

В связи с вышесказанным не буду здесь касаться достижений, сделанных до моего внедрения в область теории систем, и опишу исключительно свои собственные взгляды на эту проблему так, как если бы я вообще ничего не читал по этому вопросу. Начну с того, что системы бывают организуемые [О] и самоорганизующиеся [СО]. Для их различения целесообразно использовать примитивно простой критерий: наличие или отсутствие центра управления системой (организационного центра системы). На это в соверненно ясной форме указал отец кибернетики Норберт Винер.

Осязаемый нами мир расположен между двумя практически неосязаемыми нами самоорганизующимися системами: [СО] космоса и [СО] субатомного уровня. Я думаю, что никому не придёт в голову доказывать, что кто-то управляет субатомной структурой веществ или поведением звёзд. В это могут поверить лишь окончательно спятившие верующие в самые смешные религиозные сказки. Субатомный уровень, как и космос, типичный пример самоорганизующихся систем. И в этих двух крайних областях существования материи физическая наука и в теоретическом, и в практическом отношении  испытывает и будет всегда испытывать огромные трудности, полагаясь на уверенность понять механизм функционирования таких систем. На исследования космоса и субклеточного уровня строения материи затрачиваются огромные финансовые средства, но очень трудно будет доказать, что человечество ясно себе представляет, как возникла и функционирует Вселенная и почему электроны не падают на ядро атомов.

Для любой самоорганизующейся системы необходим массо- и энергообмен между компонентами системы. Элементы [СО] взаимодействуют между собой, как правило, на спонтанной основе. Но главным здесь является то, что все элементы имеют возможность непосредственно или опосредованно взаимодействовать со всеми остальным элементами системы. Эти процессы протекают в многомерном пространстве всех параметров, изменение которых может влиять на структуру и функцию межэлементных взаимодействий в [СО].

Погода на Земле формально является [СО] и здесь можно обратить внимание на некоторую аналогию с живым организмом: энергия, влияющая на погоду, поступает от Солнца, но только в одном направлении - на её усвоение и переработку самоорганизующимися системами Земли или, проще сказать, Землёй. Погода зависит от поступающей энергии Солнца, но определяется также многими другими факторами, например, вращением Земли. В двух крупнейших метеорологических центрах Англии и США мощнейшие суперкомпьютеры решают порядка полумиллиона уравнений аэро- и гидродинамики, обрабатывая информацию, поступающую от огромного числа пунктов замера метеорологических данных. И, тем не менее, долговременные прогнозы остаются столь же малодостоверными, как и десятилетия назад, когда суперкомпьютерами выглядели аналоги современных персональных компьютеров среднего диапазона стоимости. Причина такой ситуации в том, что поведение самоорганизующихся систем не может быть описано с помощью классических уравнений  аэро- и гидродинамики, о чём, как это ни странно выглядит, все эти суперучёные не догадываются.

Так же, как в случае с живыми организмами, конечными продуктами переработки основной энергетической пищи Земли - энергии Солнца - являются косные продукты, накапливающиеся на поверхности Земли. Круговорот углерода начинается с фиксации углекислоты из атмосферы с помощью самоорганизующихся фотосинтетических систем зелёных растений, микроскопических водорослей и цианобактерий под действием энергии солнечного света. В процессе дыхания фотосинтезирующих организмов и животных, представляющих собой также самоорганизующиеся системы, углекислота вновь возвращается в атмосферу. Остатки отмерших растений и продукты жизнедеятельности животных содержат сложные полисахариды растительного происхождения, в основном, клетчатку и целлюлозу. Последняя совершенно не усваивается животными, но с помощью некоторых видов грибов и бактерий, обладающих гидролитическими ферментами целлюлазой и целлобиазой, превращается в легкоусвояемую глюкозу.

Во всех описанных процессах области активности поделены между различными группами живых существ, каждое из которых представляет собой самоорганизующуюся систему, поскольку не имеет специального органа управления и функционирует спонтанно. Вещество, которое не переработалось живыми существами (гумус и прочее), образует косное вещество планеты и откладывается на поверхности Земли, образуя самоорганизованную систему [Со] косного вещества, т.е. систему, представляющую собой конечную стадию функционирования самоорганизующихся систем [СО]. Очень интересным выглядит градация на [СО] и [Со] с позиций геохимического знания. Таким образом, помимо самоорганизующихся систем, пребывающих в активном состоянии, существуют самоорганизованные системы, т.е. нефункционирующие системы, сформированные в результате активности [СО]. Помимо [СО] и [Со] существуют организуемые [О] и организованные [о] системы. Например, автомобиль является [о], а военный парад на Красной площади - [О]. Ещё раз повторю: отличить самоорганизующиеся и самоорганизованные системы от организуемых и организованных систем исключительно просто. Вторые два типа систем обладают центром управления, организующим центром. Парад на Красной площади планируется и управляется по заданию Кремля специальными людьми, автомобиль собирается на заводе под управлением разработанной технологии.

Теории [СО] и методологии исследования самоорганизующихся систем на сегодняшний день практически не существует. Под теорией я понимаю не искусство расставлять красивые термины в нужных местах в правильной очерёдности. Теория [СО] должна быть нацелена на выполнение двух весьма важных задач. Одна из этих задач состоит в создании эвристических опор для подготовки очередных шагов в направлении топкого болота систематического незнания. Имеется в виду сократовская эвристика, когда учитель приводит ученика к самостоятельному решению задачи, задавая ему наводящие вопросы. В данном случае учителем для научного работника является мироздание, которое в процессе человеческого миросозерцания, мировосприятия и мироощущения подводит его к невероятному множеству проблем, принципиально нерешаемым на уровне современного знания.

Сказанное мною не имеет отношения к желанию покруче и поэффектнее сформулировать свои мысли. Вывод здесь очень простой. Среди профессионалов науки большой процент тех, кто не то что не способен воспринимать эти намёки мироздания, т.е. наводящие вопросы природы, а, как правило, подсознательно боится этих намёков и занимается самообманом, поскольку они грозят расстройством успешной научной карьеры, основанной на умении скрывать незнание. Лучше быть в числе небольшого числа честных пессимистов, которые понимают, что не в состоянии сделать подкоп под существующие научные школы. Многие из этого меньшинства начинают верить в созидательную силу божественной активности, но это лучше, чем с ожесточением бороться против всего нового, что вносит большие затруднения в использование старых конспектов для чтения новых лекций.

Вторая задача теории [СО] состоит в критическом рассмотрении классических подходов с точки зрения нового знания, в выявлении ложной и бессмысленной научной активности порой очень крупных учёных из очень крупных научных заведений, в которых счастливо сочетается умение рекламировать с неумением смотреть на себя со стороны. Фундаментальные знания современной науки давно достигли такого уровня, когда современные технологии будут бесчисленное число лет прогрессировать на базе достигнутых наукой знаний. К функционированию [СО] совершенно неприложимы или же очень плохо с ним сочетаются классические математические подходы, имея в виду, не только законы эвклидовой геометрии, но и любых других геометрических систем. Задача теории [СО] заключается в создании принципиально новой научной методологии.

Потребность в радикальном обновлении фундаментального знания практически не вытекает из потребностей современной технологии. Такая потребность вытекает из необходимости сохранить этический статус научной профессии, избавиться от роста научных профанаций. Здесь достаточно всего лишь указать на рост числа случаев, когда сгенерированную с помощью компьютера абракадабру принимали к публикации солидные реферируемые научные журналы. Здесь же стоит упомянуть перманентное ужесточение формальной стороны оформления статей. Ужесточение "дресс-кода" никак не свидетельствует в пользу того, что содержание статьи не становится менее важным в сравнении с формой подачи материала.

Я занимаюсь проблемами теории самоорганизующихся систем более 30 лет, разработал компьютерную программу имитации поведения [СО] (http://arxiv.org/abs/0803.0034, https://arxiv.org/abs/0805.0455, https://arxiv.org/abs/0806.1355). Занимался я этими проблемами на свои средства и из любви к красивым интеллектуальным конструкциям. Ни научная общественность, ни те, которые финансово поощряют развитие науки в уважаемых ими специфических направлениях, не просто не понимают, а очень активно не понимают, что возможности человеческого интеллекта применительно к исследованию систем вообще и особенно самоорганизующихся систем в частности предельно ограничены. Эволюция создавала мозг ординарного человека, обслуживающий задачи добывания пищи, общения с другими ординарными людьми, изобретения и изготовления орудий производства, облегчающих существование в преимущественно враждебной среде. Человеческий интеллект не рассчитан на восприятие целостности функционирования систем. Ассоциативное мышление, присущее в основном высшим животным, у человека медленно эволюционировало в логическое, к сожалению, на определенном этапе цивилизационного прогресса начало деградировать в ассоциативное (https://proza.ru/2017/10/02/133, http://proza.ru/2016/11/03/2459).

В попытке понять, как системы работают, человеческий интеллект плохо приспособлен к целостной оценке поведения систем. Для того, чтобы понять, как та или иная система работает, человек стремится её разложить на составляющие и их исследовать, совершенно не понимая, что исследует он уже не работающую систему, а её мертвые обломки. Этот подход к исследованию систем называется редукционизмом в отличие от исследований на уровне целостных функционирующих систем, которые называются холизмом. Когда многочисленные учёные, не сильно облагороженные умением пользоваться логическим анализом, пытаются понять, от чего зависит продолжительность жизни живой системы, например, человека, то они пытаются разложить феномен долголетия на отдельные составляющие: роль курения и потребления алкогольных напитков, подвижность, диету, работу митохондрий, отдельные компартменты работы нуклеиновых кислот и т.п. и т.д., в то время, как понять проблемы геронтологии можно только рассматривая в качестве основы исследовательского внимания закономерности роста и развития цельного человека, цельной системы под названием "человек", и только в этом случае можно будет понять, как в живом человеке взаимодействуют системы [СО], [Со], [О] и [о], а также те составляющие систем, на основе которых они функционируют. Если совсем упростить сказанное, то получается, что в исследованиях нужно сначала думать, как использовать известные данные, а уж затем разрезать и изучать разрезанное.

В качестве хорошего примера диаметральной противоположности агностицизма - гносеологии, основанной на уверенности в возможности все познать, является сущность жизни, устройство биохимии и физиологии человека. Мудрые врачи всегда рассматривали и рассматривают личность, как явление уникальное, цельное и неразложимое на нефункциональные составляющие. Этого же гносеологического принципа придерживались многие древние медицины, в особенности китайская и тибетская. Подобные подходы основаны на фиксации разнообразных признаков патологии в целостной натуре обладателя этими патологиями. Современные врачи тотально не ведают о том, что системный анализ в медицине способен вооружить их исключительно полезными знаниями.