Отсутствие альтернатив или Иллюзия выбора

Дмитрий Евгеньевич Чикрин, 2023

Цикл лекций-эссе по целеполаганию, проектному планированию, управлению командами и другим аспектам проектного менеджмента и конструированию сложных систем.Автор – доктор технических наук, руководитель более 100 технологических разработок и внедрений, евангелист беспилотной техники и систем с элементами искусственного интеллекта.

Chapter I. Systems and Goals

Глава I. Системы и их цели

I.0. Axioms and definitions

Базовые определения

Из одной системы нам еще долго не выбраться — из Солнечной.

Станислав Ежи Лец, польский поэт, философ и сатирик

Основой нашего курса, как уже говорилось, является теория систем и системного анализа. Поэтому вначале, хотим мы того или нет, требуется дать базовые понятия и определения.

I.0.1. Alpha and Omega of System Theory

Альфа и Омега теории систем

Теорию систем и системный анализ возможно назвать прямыми наследниками философии.

Так же, как философы, специалисты в области системного анализа изучают взаимосвязи и образы функционирования всего.

Ярким примером является тематика диссертаций по этой специальности. Это:

• Вопросы построения социокибернетических систем управления государствами.

• Системные способы кормления рогатого скота.

• Анализ структуры систем защиты информации.

• Анализ системных подходов в беспилотном транспорте. В частности, автору принадлежит честь являться доктором наук именно в области, связанной с шаблонами создания беспилотной наземной техники.

Тем не менее вопросы системного анализа имеют значительно бо́льшую практическую ориентированность, чем только философскую. Так, теория систем лежит в основе:

• методологий проектного управления;

• макроэкономических расчетов;

• методик тайм-менеджмента;

• подходов оптимального конструирования;

• способов бизнес-целеполагания;

• и (это мне еще вспомнят последователи Альтшуллера!) теории решения изобретательских задач.

Достаточно сказать, что крупнейшее аналитическое агентство США, составляющее абсолютно ВСЕ прогнозы для правительства и крупнейших промышленных структур — RAND Corporation, — исторически является одним из крупнейших в мире центров системного анализа.

RAND дал человечеству множество уникальных открытий — от первых систем машинного перевода до теории игр и основ стратегической доктрины ядерного сдерживания США.

Тот же Джон Нэш (его блестяще сыграл Рассел Кроу в оскароносных «Играх Разума») работал именно в RAND.

С Альфой, откуда пошла теория систем, мы разобрались. Омега же — для чего существует эта наука и одновременно ее собственная цель — отражена в ее полном названии «General System Theory and System Analysis» (теория систем и системный анализ).

Анализ систем, ради чего, в каком виде и каким образом существуют различные системы, — вот то, что изучают специалисты-системщики. Это тот базовый аппарат, который будем использовать и мы.

I.0.2. Lost in Translation

Трудности перевода

Что положило начало нашим исследованиям, мы выяснили. К чему мы хотим прийти — будем считать, что тоже.

Осталось внести ясность в базовую терминологию, и дальше уже пойдет легче (ведь правда, правда пойдет?).

Итак, само слово система возникло, как и другие вечные термины, в Древней Греции в V веке до н. э. и означало сочетание, организм, устройство, организацию, строй, союз. Но не будем углубляться в историю!

Мы (и значительное количество системных аналитиков) под общим определением системы понимаем множество элементов, находящихся в связях друг с другом, которое образует некую структуру c несколькими возможными состояниями и имеет единственную цель существования в каждом аспекте своего рассмотрения.

Отсюда проистекают несколько других сущностей, которые также нужно определить. Ну извините, придется немного потерпеть — все-таки это глава терминологического введения!

Итак:

• Элемент — это простейшая неделимая часть системы. Ее атом, если угодно.

• Связь — любой способ взаимодействия между элементами: материальный, энергетический, информационный, логический.

• Структура — расположение, порядок, строение, топология элементов.

• Состояние — множество существенных свойств, которым система обладает в данный момент времени.

• Поведение — способность системы переходить из одного состояния в другое и эффекты, связанные с данным переходом.

• Внешняя среда — то, что окружает систему.

И наконец, два последних, самых важных определения: Аспект и Цель.

Каждая система может рассматриваться с различных точек зрения. Человек, например, это и трудовая единица, и биологический организм, и мыслящая сущность. Компьютер — и набор микросхем, и платформа для исполнения команд, и предмет обихода. Общество — и субъект экономического рассмотрения, и совокупность индивидов, и историческая единица.

Аспект — то, с какой стороны рассматривается система.

Цель — РАДИ ЧЕГО система осуществляет свое существование в данном Аспекте рассмотрения.

I.1. Analytical system structure definitions

Формализованные определения структуры систем

Я уложил все системы в одну фразу, и всю жизнь — в один афоризм.

Оскар Уайльд

Сам термин система является достаточно многозначным, его смысловые оттенки варьируются в зависимости от смысла задачи и требований к детализации самого термина.

Приведем далее (по мере увеличения специализированности формулировок) три класса типичных определений понятия система с использованием аппарата математической (или аналитической) формализации.

Для простоты здесь и далее тип определения будем обозначать через DN, где D — сокращение от definition; N — количество факторов, учитываемых в определении.

I.1.1. Basic system definitions

Общефилософские определения

Определения данного типа применимы к практически произвольного вида системам, начиная от жилого здания и кончая космической станцией.

D1.

Система есть нечто целое:

S = A(1,0).

Данное определение выражает факт существования и целостность системы. Двоичное суждение A(1,0) отображает наличие или отсутствие данных качеств.

D2.

Система есть организованное множество:

S = (org,M),

где org — оператор организации; М — целевое множество.

D3.

Система есть множество вещей, свойств и отношений:

S = (m,n,r),

где m — вещи, n — свойства, r — отношения.

I.1.2. Analytical-based system definitions

Определения аналитического типа

Определения данного типа уже обеспечивают возможность некоторого аналитического анализа, например топологического (формы, структуры — в D4) и аппаратом ТАУ (теории автоматического управления) в D5.

Примерами таких систем являются живая клетка, радиосигнал, трансмиссия автомобиля. Итак:

D4.

Система есть множество элементов, образующих структуру и обеспечивающих определенное поведение в условиях окружающей среды.

S = (е, ST, BE, E),

где е — элементы системы, ST — структура системы, BE — ее поведение, E — окружающая среда.

D5.

Система есть множество входов, множество выходов, множество состояний, характеризуемых оператором перехода и оператором выходов:

S = (X, Y, Z, H, ),

где X — входы, Y — выходы, Z — состояния, H — оператор входов, G — оператор выходов.

D8.

Усложненная D5, дополненная фактором времени и функциональными связями:

S = (T, X, Y, Z, H, G, κ, ϕ),

где X — входы, Y — выходы, Z — состояния, H — оператор входов, G — оператор выходов, κ — функциональная связь в уравнении y(t₂) = k(x(t₁), z(t₁), t₂), ϕ — функциональная связь в уравнении z(t₂) = phi(x(t₁), z(t₁), t₂).

I.1.3. Special system definitions

Определения систем специализированного типа

Начиная с данного уровня детализации, определение системы сложно сформулировать в виде законченной фразы на естественном языке. Определения сложности 6 и выше в основном используются для описания специализированных систем и особенностей их функционирования.

D6.

D6 хорошо подходит для описания биологических и квазибиологических (т. е. подобных биологическим) систем:

S = (GN, KD, MB, EV, FC, RP),

где GN — генофонд системы, KD — граничные и комфортные условия существования, MB — обменные процессы, EV — процессы развития (модификации) системы, FC — способы (методы) функционирования, RP — возможные функции репродукции.

D7.

D7 используется в частности в моделях искусственного интеллекта (в нейрокибернетических исследованиях) и формализуется следующим образом:

S = (F, SL, R, FL, FO, LP, RE),

где F — тип выбранной модели представления, SL — структура связей (link structure), R — матрица вероятностей переходов, FL — совокупностей способностей (функций — learning functions) самообучения, FO — совокупностей способностей (функций — organization functions) самоорганизации, LP — проводимости связей (link performance), RE — правила возбуждения моделей (rules of excitation).

D9.

Определение, адаптированное для организационных систем, например отдельных проектных групп или целых организаций:

S = (PL, RO, RI, EX, PR, TD, SV, CR, EF),

где PL — цели и планы (planning), RO — внешние ресурсы (outer resources), RI — внутренние ресурсы (inner resources), EX — исполнители (executioners), PR — процессы (processes), TD — временные задержки (time delays), SV — способы мониторинга (supervision), CR — способы управления (control routines), EF — генерируемые системой эффекты — сущности, события (effects).