Страница 28 из 39
Аналогичным образом формулируется исследовательская задача в экологии. Ее основной подход состоит в рассмотрении взаимодействия особей некоторой популяции не только друг с другом, но и в системе более широких связей, таких как хищничество, конкуренция, а также во взаимодействии с метеорологическими, гидрологическими и другими природными факторами. Здесь структурой называют множество связей элементов системы между собой, а также элементов системы с внешней средой124. Выделение подобной структуры означает переход к исследованию качественно нового уровня целостностей и законов их изменения.
С методологической точки зрения этот переход обеспечивается установлением единства между структурными и функциональными методами исследования. Предметную сферу новых методов составляет поведение систем. Средства описания поведения отражают как внешние воздействия на систему, так и ее реакции, изменения ее свойств, состояний, перестройку элементов. Отражается также последовательность действий данной системы.
Принципы функционального описания использовал П. К. Анохин в модели функциональной системы. Эта модель дает специфическое объяснение способности организма к экстренной самоорганизации, динамическому и адекватному приспособлению к изменению внешней обстановки.
П. К. Анохин подчеркивает, что системой являются не любая совокупность компонентов, но только избирательно вовлеченные в комплекс компоненты, которые обеспечивают получение фиксированного полезного результата125.
В органической природе сложились такие механизмы, когда содержание результата (его параметры) формируются системой раньше, чем появится сам результат126. Достигая первого результата, организм переходит к формированию другой функциональной системы с другим полезным результатом, который надо рассматривать как этап в универсальном континууме результатов. При недостаточном результате стимулируется активизирующий механизм, идет активный подбор новых компонентов, меняется степень свободы синаптических организаций и после ряда проб находится полезный результат.
Применение функциональных методов опирается на выделение различных элементов. Но способ их выделения существенно иной, нежели рассмотрение элементов системы в классическом естествознании. Отвергается, например, принцип рядо-положенности элементов и возможность их простого аналитического описания. По-новому характеризуется также проблема сложности системы, поскольку преодолевается представление о ее бесконечной делимости и бесконечном числе связей внутри системы.
Функциональный подход широко используется в дисциплинах кибернетического цикла. Здесь активно разрабатывается формальный аппарат, учитывающий структурно-функциональные свойства систем, с его помощью изучаются вопросы адаптации, устойчивости, обучаемости, самовоспроизведения сложных динамических систем и др.
Известно, что функциональный аппарат кибернетики использует для описания поведения сложных систем принцип «черного ящика». Этот принцип позволяет изучать закономерности поведения, исходя из анализа внешних взаимодействий, отвлекаясь от внутренней структуры объекта. Однако учитывается структура самого поведения. Так, выделяется фиксированный результат, который служит отражением инварианта системы. Вводятся также представления о «входе», «обратной связи» и др. «Черный ящик» рассматривается в окружении этих элементов и характеризуется как преобразователь внешних воздействий, который способен сохранять качественный уровень организации при изменении внешних условий в определенных пределах.
Такой подход учитывает, следовательно, самодетерминацию системы, ее активную природу. Однако самодетерминация рассматривается здесь в узких границах, в плане воспроизводства системы.
Модели с обратной связью учитывают также способность систем использовать разнообразную информацию для перестройки внутренних связей. Применение принципа преобразователя для описания поведения систем связано с введением в современную науку представления о динамическом аспекте качества. Этот принцип позволяет исследовать системы со стороны процессуальных характеристик, с точки зрения реализации определенных действий, реакций на внешние воздействия.
Именно такие характеристики важны для описания биологических, социальных и сложных технических систем. Их динамическое качество проявляется в особых свойствах-функциях, благодаря которым система способна выполнять ту или иную роль и обеспечивать целесообразное поведение во внешних взаимодействиях.
Конкретное исследование целесообразного поведения системы не ограничивается применением принципа «черного ящика», т. е. макроподходом. Как дополнение к макроподходу рассматривается микроподход, который ориентирован на исследование внутренней структуры функционирующей системы, на изучение качественной определенности соответствующих под систем. Однако общая направленность функционального описания систем здесь сохраняется, поскольку подсистемы берутся не как вещественные структуры, но как «функциональные элементы». От деталей их вещественной структуры в данном описании отвлекаются. Например, конструктора или проектировщика инженерной системы может не интересовать, на каком субстрате и посредством каких внутренних связей реализованы заданные свойства блоков, необходимых для функционирования всей конструкции. Тем самым обеспечивается существенное упрощение потоков информации, с которыми имеет дело конструктор при выборе соответствующих блоков.
Функционирование систем правомерно рассматривать с позиций эффективности, которая имеет специфическую меру. Для определения этой меры вводится понятие оптимума. С помощью данного понятия решается задача конкретизации динамического аспекта качества системы. Здесь используются два принципа. Первый касается выделения особого параметра функционирования, характеризующего максимальную эффективность поведения системы в целом. Второй учитывает зависимость основного параметра от значений функций подсистем.
Методы определения оптимума активно разрабатываются рядом математических дисциплин. Они широко применяются в области регулирования и управления сложными системами127.
Поиск оптимума предполагает прежде всего задание целевой функции или критерия оптимизации. Таковая характеризует степень достижения системой некоторой цели функционирования. Например, для производственных систем это может быть увеличение объема производства, сокращение затрат и т. д.
Решение задач на отыскание оптимума включает всестороннее изучение и сопоставление всех альтернатив, способных вести к решению поставленной задачи, анализ недостатков и преимуществ, связанных с выбором той или иной из них (т. е. с установлением «веса» каждой альтернативы). Для сложной многофакторной и многовариантной задачи актуальным является вопрос об ограничении выбора альтернатив, о методах аппроксимации системы.
Аппроксимирование осуществляется на математических моделях, которые допускают формальные преобразования по специальным логическим или вычислительным алгоритмам. Предполагается, что эти преобразования соответствуют изменениям исходного состояния системы и ее модели. Оптимальным называется такое соотношение значений переменных системы, при котором целевая функция достигает предельной величины (по максимуму или минимуму). Математическая теория оптимизации утверждает существование только одного оптимума для заданного набора переменных и выбранной целевой функции. А это означает, что методы оптимизации дают определенные критерии для отыскания структур, обеспечивающие эффективное поведение системы. Они позволяют выбрать достоверную гипотезу о соотнесении данной функции с той или иной структурой128.
В целом развитие системной методологии ведет к изменению гносеологического статуса функциональных методов. Их нельзя трактовать как простое средство обработки эмпирического материала, хотя применение функциональных моделей способно решать задачи классификации и упрощения эмпирических данных и, тем самым, служить этапом на пути качественного исследования объектов. Такого рода задачи являются побочными, второстепенными для современных методов функционального анализа. Основу этих методов составляют познавательные средства, которые позволяют не только фиксировать общие формы качественной определенности динамических систем, но и дают объяснение этой динамики, исходя из единства структурного и функционального аспектов системной детерминации явлений.