Системное мышление 2024. Том 2

Системное мышление 2024. Том 2

Анатолий Левенчук

© Анатолий Левенчук, 2024

ISBN 978-5-0064-2855-3 (т. 2)

ISBN 978-5-0064-2854-6

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

7. Системные уровни

Не всё системы, что ими называют

Все самые разные определения системы сходятся на том, что система как целое состоит из взаимодействующих частей, которые в своём взаимодействии дают эмерджентность/системный эффект, т.е. при взаимодействии части системы как целое проявляют новые (появившиеся, emergent) свойства, которых нет у частей системы. Грубо говоря, шестерёнки и пружинки в механических настенных часах имеют одни свойства (например, шестерёнки – точность изготовления, и износостойкость, пружинки – упругость), а вот сами эти часы как целое из частей-шестерёнок-и-пружинок – совершенно другие свойства (например, точность хода, габариты), а вот интерьер дома, как целое из часов, стен, мебели, домашней утвари и украшений – третьи (например, удобство прохода, освещение). Эмерджентность – это как раз то, что «точность хода» emerge при переходе внимания от частей часов к целым часам, а удобство прохода emerge при переходе внимания от часов к интерьеру в целом. Это важно для разделения труда: точностью изготовления шестерёнок обычно занимаются одни люди (пишём «люди» для простоты, правильно было бы писать «агенты») с высокой степенью мастерства в методе точного изготовления металлических деталей, точностью хода – совершенно другие люди, инженеры-часовщики, а вот удобством прохода в каком-то интерьере – третьи, художники интерьеров.

Нюансы могут различаться, но вот сборка из частей (мы тут говорим не о делении на части, а о сборке, отношение composition), взаимодействие собираемых частей и вытекающая из этого эмерджентность/системный эффект присутствует во всех школах системного мышления. В разных школах системного мышлении есть две традиции трактовки отношений части и целого: инженерная, где части могут быть только физическими объектами, и общефилософская, где части могут быть любой природы – и физическими, и ментальными объектами.

Наша трактовка в курсе – инженерная, материальная/физическая, где речь идёт о частях системы как физических объектах в пространстве-времени. Мы тут более-менее придерживаемся положений инженерного онтологического стандарта ISO 15926—2:2003. Часть может быть и ролевым объектом, но только в тот момент, когда роль этого объекта-части играет какой-то конструктивный объект или даже группа конструктивов. Частью может быть место в пространстве – но в физическом пространстве, а не «ментальном»/математическом.

Мы не рекомендуем считать частями системы процессы::поведение, но у самих частей системы и у системы в целом обязательно есть поведение: изменение состояния частей и системы в целом в ходе взаимодействия частей. Поведение шестерёнок в часах – они вращаются и передают движение, поведение пружинок – они сжимаются и распрямляются, запасая и отдавая энергию, поведение часов – они «идут» и показывают время, поведение интерьера – он проявляет удобство для нахождения в нём антропоморфных агентов (людей и роботов) и хорошо освещён как в светлое, так и в тёмное время суток. Эти изменения состояния (сборка системы из частей в ходе создания, какие-то изменения частей в ходе использования) и есть «поведение», так что мы всегда привязываем рассмотрение процессов к физическому миру: процессы представлены участвующими в этих изменениях состояний частями. Если хочется показать процесс «падение яблока», то нужно представить его как яблоко, участок Земли под яблоком и изменение состояния яблока (его относительную скорость относительно участка Земли и расстояние между яблоком и Землёй при вертикальном падении). Всё материально.

В материальном/физическом варианте для абстрактных/идеальных/математических объектов (классов, типов, множеств и т.д.) частей нет, ибо эти части не физичны: для них не существует объёма в физическом мире, который они занимают, поэтому непонятно, что там из чего состоит. Например, нельзя проконтролировать, что все «математические молекулы» как части входят в число «математической клетки» или «математического организма», ибо нельзя трактовать часть как часть объема пространства-времени, занимаемого целым.

Мы отрицаем системное мышление с использованием понятия «часть» для нефизических/математических/ментальных объектов (например, описаний: разговор о частях картин, частях текстов), ибо будет полностью непонятным, что такое дающее системный эффект «взаимодействие» для частей как нефизических объектов. Чаще всего тут можно услышать о каком-то алгоритме, который производит вычисления, задействующие одновременно несколько нефизических объектов – но сами-то эти объекты не взаимодействуют, разговор перемещается на вычислитель с его алгоритмом и методы его работы! Это конструктивизм в математике, переход на операции создания объектов вместо обсуждения отношений объектов. Мы в нашей версии системного мышления следуем пока не этому ходу на конструктивную математику, но инженерной традиции исключать математические объекты из рассмотрения в качестве полноценных систем.

Тут надо оговориться, что всё-таки идут исследования ровно по этой линии конструктивизма в математике: если включить в рассмотрение не сами ментальные объекты, а компьютеры или их обобщение – создателей/constructors, работающие с описаниями по каким-то алгоритмам, а сами описания выражать как операции по построению этих описаний (конструктивизм в математике), то как-то ещё можно подходить к системному мышлению для ментальных/математических объектах. Но это самый-самый фронтир, в инженерных и менеджерских методах работы для такого подхода пока применений нет, а мы чуть подробней об этом расскажем дальше в курсе и дадим литературу – для самых любознательных. Пока же оставим: системы всегда физичны, всегда материальны.

Эта «физическая» (но и ролевая, и конструктивная, и пространственная, и т. д. – все они базируются в конечном итоге на физичности системы и её частей) трактовка деления системы на части и есть наш вариант системного подхода. Выбор именно этой трактовки делается в силу критерия адекватности мышления: наше мышление о системах всегда согласовано с физическим миром.

Наши проекты по созданию и развитию систем всегда как-то изменяют физический мир, они не фантазийны. Рассуждения о системах тем самым заземлены/grounded, то есть все абстракции в конечном итоге имеют основания в ситуациях в физическом мире, это не чистые «игры разума», физически невозможные ситуации отслеживаются и убираются из рассуждений. Если в физическом мире ничего не происходит в результате наших проектов, то мы такими проектами не занимаемся: наша мысль всегда опирается в конечном итоге на физический мир.

Во многих других трактовках системного подхода (например, в классической и порядком устаревшей «общей теории систем») слово «часть» используется неформально, нестрого, и «целое» собирается из самых разных объектов, в том числе абстрактных и плохо определяемых в части их присутствия в физическом мире: физических предметов (тоже, как у нас!), но также и слов, правил, настроений, намерений – всего чего угодно. В нашем варианте системного подхода мы не будем считать нефизические/абстрактные объекты системами и частями систем. Описания живут в мире понятий/математическом мире, они не системы.

Тем самым мы не признаём системами-из-системного-подхода разные «системы» знаний/правил – корпуса знаний, наборы правил и даже система уравнений как «набор закономерностей». Система Станиславского, система Монтессори, система Платона, политическая система, система «минус 60» (так называют один из наборов правил для похудения), законодательная система – это всё некоторые абстрактные целые, состоящие из каких-то абстрактных частей-элементов (знаний, правил, иногда даже подразумеваемых/implicit/неявных/tacit – не выраженных в знаках на каком-то носителе, т.е. не документированных) – все эти «системы» (в кавычках для нашего варианта системного подхода!) не занимают места в пространстве-времени. Это не настоящие системы из системного подхода, они только называются словом «система», которое используется в другом словарном значении. Очень часто люди используют слово «система» просто для того, чтобы указать, что они как-то думали, когда собирали какие-то части этих знаний, как-то согласовывали эти знания, правила, уравнения друг с другом, наводили какую-то структуру. Например, разбивали все правила на отдельные группы правил, что-то включали, что-то не включали – даже и (непространственная!) «граница» есть, отделяющая «включённое» от «не включённого». Но слово-термин «часть» для такого употребления слова «система» в других (не из системного подхода) словарных значениях тут не обозначает физического предмета, она не занимает объём/место в пространстве-времени, сами эти «части» обычно не составляют иерархии по отношению «часть-целое» между физическими предметами.

Не системы – это и алгоритмы, в том числе алгоритмы/знания/теории/дисциплины методов работы»::«обобщённые алгоритмы для constructor», а также «обобщённые алгоритмы для выполняемых создателем работ» (алгоритмы/знания методов, в которые подставлены материальные/физические типы преобразуемого материала и задействование оборудования для работы с этими материалами). Все такие «алгоритмы» – для универсальных (полных по Тьюрингу) вычислителей/компьютеров/computers (физичных, хранящих состояние на материальном носителе!) и универсальных преобразователей-создателей/constructor (которые физичны!), действующих по немного расширенному понятию алгоритма (то есть описанию метода работы), как это описано в constructor theory. Настоящие/true системы тут – это

• универсальные (по Тьюрингу) компьютеры/вычислители/computers (классические, квантовые, нейроморфные, оптические и т.д.), «исполняющие алгоритмы»/«следующие теориям»/«делающие вывод по имеющимся знаниям». Если алгоритмов несколько и разговор идёт о «системах алгоритмов», то это «ненастоящие системы из системного подхода», а просто слово, обозначающее продуманный набор каких-то описаний (примерно так же, как речь идёт о «системах уравнений»).

• универсальные создатели/constructors (станки, роботы, люди, организации из них всех), которые выполняют работу по каким-то алгоритмам/знаниям/объяснениям, описанным в учебниках/регламентах/инструкциях/уложениям по методам этой работы (часто для неодушевлённых конструкторов их называют не методами/практиками/культурами работы, а просто функциями – токарный станок выполняет функцию токарной обработки детали, но вот агент-токарь – следует методам токарной обработки деталей). Если тут говорят о «системе методов работы»::«набор поведений» или «системе описаний»::информация, то это «ненастоящие системы из системного подхода», тут слово «система» используется тоже как отсылка к продуманному набору описаний.

Ещё один класс систем-не-из-системного-подхода в силу их абстрактности (неприсутствия в мире, отсутствия занимаемого места в физическом пространстве-времени) – это систематики/таксономии. В систематиках/таксономиях речь идёт о классификаторах: классах классов (множества множеств), которые в конечном итоге классифицируют в чём-то похожие системы (физические и абстрактные). Это иерархии, которые строятся с использованием двух видов отношений: классификации (classification, «подведение под класс», включение элементов множества в множество) и специализации (specialization, род-вид, подмножества во множестве). Классификатор Ламарка (система Ламарка) состоит из классов в чём-то похожих животных, универсальный десятичный классификатор (УДК, система десятичной классификации) классифицирует книги, объединяя в своих классах чем-то похожие по содержанию книги, Общероссийский классификатор изделий и конструкторских документов ОК 012—93 (классификатор ЕСКД, единой системы конструкторской документации, которая сама система знаний/правил) – они все не настоящие системы-индивиды, они лишь классификаторы для классов систем (физических, как мы их понимаем в нашем варианте системного подхода) и классов абстрактных объектов. При этом классификаторы удобны тем, что дают какие-то имена для систем, то есть при встрече классификатора полезным бывает при поиске систем смотреть не на сам классификатор, а на классифицируемые им физические объекты. И легко потом разобраться, что классификатор всего лишь описывает объект, у которого может быть много описаний. «Роза пахнет розой, хоть розой назови её, хоть нет»: один и тот же объект может быть легко отклассифицирован разными классификаторами, то есть описан по-разному, иметь разные имена, принадлежать разным классам/множествам/таксонам/типам в зависимости от целей классификации. В любом случае, решить эту проблему можно, только обсуждая систему и отличая её обсуждение от обсуждения классификатора. «Спор о терминах бесперспективен», избегайте его, вопросы «является ли X объектом типа Y» интересны только когда это какой-то классификатор, из результатов классификации по которому будут материальные следствия, обычно это государством утверждённый классификатор, например классификатор болезней, из которого будет следовать ваша инвалидность по классификатору инвалидности, а из отнесения вас к какой-то группе инвалидности будет следовать получение или неполучение пенсии. От отнесения или неотнесения какого-то подвида тигра к виду тигров, по большому счёту, ничего не зависит. Но если это в законодательстве прописанный вид из Красной Книги, то последствия понятны: штрафы для охотников.

Классификатор видов деятельности (по сути, это классификатор по видам методов работы) может быть важен, если какие-то виды деятельности надо прописать в уставе и несоблюдение влечёт за собой штраф, или вид деятельности лицензируется, и на выходе опять штраф – я думаю, вы поняли идею. Классификаторов, отнесение к которым ведёт к каким-то административным последствиям, довольно много1. В любых других случаях систематики интересны для примерного обозначения темы разговора, но могут быть сменены в любой момент, системы можно описывать самыми различными способами, они от смены способа описания сами не меняются: сто разных фотоаппаратов и сто разных художников дадут на выходе 200 изображений Эйфелевой башни, а она останется прежней. Систематики, которые используются для проектирования – это уже интересней, но всё равно в любой момент можно иметь несколько таких систематик.

Так что систематики, «системы классификации», таксономии интересны как наводки на то, что они классифицируют какие-то реальные/материальные/физические системы. Как всегда: если при поиске систем вам встретилось «описание», ищите то, что описано – системы могут быть там. Но могут и не быть, проверяйте, описывать можно и описания. Классификаторы как систематики легко могут классифицировать и не-системы, а какие-нибудь описания (другие классификаторы, например).

Так что не всё системы::«тип из мета-мета-модели в части системного подхода»/«тип из онтики системного подхода», что называют системой::термин/слово/имя. И не всё не-системы::тип, что системой::термин/слово/имя не называют! Скажем, бытовой холодильник мало кто назовёт «системой охлаждения пищи» (а не бытовой холодильник – запросто), но в системном подходе это явно будет «бытовой холодильник»::система. Тип «система» какому-то физическому объекту даёт создатель в какой-то роли, которому зачем-то потребовалась эта система и он выделил её своим вниманием из пестроты самых разных физических объектов окружающего мира.

Системное разбиение

Системы одновременно являются целым для каких-то частей внутри них (подсистем) и частями для какой-то объемлющей их целой системы (надсистемы). Каждая подсистема тоже является целой для своих уже под-подсистем (относительно начальной системы), а каждая надсистема – часть для над-надсистемы. Тем самым можно говорить об иерархиях системного разбиения/breakdown/decomposition на части сверху вниз, или они же иерархии составления (composition) системного целого снизу вверх. Если какую-то систему мы пока не планируем бить дальше на части, то её называют «элемент системы», подчёркивая, что где-то есть целая система, для которой эта подсистема является элементом::«часть, далее не разбивающаяся на части».

Уровни в иерархиях системного разбиения (иерархиях/«графах-деревьях», выстроенных по отношению композиции/«часть-целое») называются системными уровнями. Системные уровни выделяются в физическом мире вниманием, для их выделения не надо «разбивать» систему на части! Если вы разобьёте физически на функциональные части-органы, например, живой/функционирующий/работающий организм – он будет после этого мёртвый! Поэтому системное разбиение выполняется только вниманием! Ничего разбирать-собирать не надо! Но вот переходить вниманием от более крупных частей к более мелким, и обратно – надо. Отслеживать, что в иерархию по отношению «часть-целое» не попало какое-нибудь иное отношение (скажем, отношение классификации или специализации) – надо. Отслеживать, что вы случайно не включили в физическое разбиение на части какой-нибудь ментальный объект – это тоже надо.

Классический пример системного разбиения – это пришедшее из биологии разделение на системные уровни (от мелких к крупным) атомов-молекул-клеток-органов-организмов-популяции-биоценоза-биосферы. При этом в биологии кроме названия «системные уровни» используют названия «уровни организации», «эволюционные уровни», «уровни сложности жизни».

Вы видите, что системы обозначены на схеме системной иерархии кружочками, а стрелки-ромбики традиционно обозначают отношение состава, где целое – со стороны ромбика на стрелочке. На рисунке видно, что клетки состоят из молекул, но клетки сами части органов. Органы состоят из клеток, но органы сами части организмов.

Вот это слово «состоят» (composed by) не означает, что вы можете разбить органы на клетки, а потом вновь составить из этих клеток органы. Нет, это «состоят» относится к тому, что вы вашим вниманием выделяете в работающем организме разные органы, в органах вашим вниманием выделяете клетки, но можете пройтись вниманием и в обратном порядке: в работающем организме вниманием объединить клетки в органы, а органы в организм. Ничего не нужно физически разбирать, системные уровни – они только для управления вниманием в ситуациях со множеством объектов, которые состоят из других объектов и сами части ещё каких-то объектов. Системные уровни определяются работой внимания (о которой агенты договариваются в своих проектах, чтобы скоординировать свою работу), они не «объективны», то есть самые разные агенты вдруг будут обнаруживать их одни и те же в самых разных ситуациях, самых разных проектах! С другой стороны, системы::«объекты каких-то системных уровней» выбираются не случайно: в физическом мире системы обычно стабильны, они не так легко поддаются действию энтропии, их не так-то легко разрушить. И кроме всего прочего, системные уровни часто культурно-обусловлены и эта культурная обусловленность как-то ещё и поддерживается языком. То, что «смартфон состоит из экрана, корпуса, камер, аккумулятора и какой-то электронной начинки» – это уже общекультурное знание, о нём не надо специально договариваться сегодня (а вот во времена создания первых смартфонов – надо было). Но вот что именно будет относиться к корпусу, а что уже к экрану (скажем, защитное стекло экрана – это часть экрана, или это часть корпуса?), что войдёт в состав камер (чип, поддерживающий исключительно работу камер – это часть камер, или «какая-то электронная начинка? а кольца крепления объективов на корпусе – это часть камер, или часть корпуса?) – это уже будет зависеть от решений конкретных команд проектов создания и развития смартфонов даже сегодня.

На схеме не показан системный уровень биоценоза/эко-системы, а потом ещё биосферы (они выше уровня популяций). Есть исследования, которые показывают, что рост уровней сложности неизбежен, то есть неизбежно объединение частей во всё более и более сложно устроенные целые на многих и многих системных уровнях2.

На схеме также не показаны и уровни атомов и элементарных частиц (они ниже уровня молекул), но это не означает, что их нет: посылка открытого мира3, «что не сказано в нашем тексте, это просто не сказано, но это не значит, что этого нет». Вот так и нужно читать системные диаграммы: любой верхний уровень на них не самый верхний (всегда можно найти какую-то надсистему, в конечном итоге все системы являются частью вселенной или в некоторых физических теориях – частью мультиверса как бесконечного множества вселенных). Молекулы показаны на этой диаграмме элементами (далее неделимыми подсистемами) клеток, но это тоже подсистемы, их неделимость условна, она просто не рассматривается в тех деятельностях, для которых была составлена эта схема. Так что и снизу всегда можно найти какие-то части вроде как «элементов». Это для текущего проекта внизу системной иерархии могут быть далее неделимые «элементы», но в пределе деление идёт до уровня «ниже кварков», то есть тех мельчайших физических объектов, из которых состоят кварки (эти объекты самые разные в разных физических теориях).

Набор системных уровней, на каких рассматривается система, всегда зависит от проекта. Возможно, в другом проекте из этого же разбиения будет взят какой-то другой набор уровней. В одном проекте вы увидите подробное разбиение дома на отдельные стены, крышу, фундамент, коммуникации, а в другом проекте – разбиение нескольких городских кварталов на дома, но вот в домах уже вы не увидите стен, крыш, фундамента, коммуникаций, ибо «элементы» в этом проекте будут – дома. В третьем проекте (скажем, проект девелоперской компании) будет и подробное описание «городских кварталов»::«системный уровень», включая дома, скамейки, отдельные деревья, и «дома»::«системный уровень» будут разбиты на какие-то части. Для девелоперской компании важно не только расположить дома::подсистемы в «городских кварталах»::системы, но и построить их, а для этого спроектировать их устройство из подподсистем (и дальше подсистем этих подподсистем – до систем самого мелкого уровня, на котором ведётся проектирование и изготовление домов, то есть до уровня дощечек, гвоздей, кирпичей, электрических розеток и т.д.. Но вот уже детали внутри электрической розетки в ходе проектирования дома вряд ли будут учтены – но будут интересовать конструкторское бюро и завод, который выпустит электрические розетки для дома).

В соответствии с нашим вариантом системного подхода мы будем требовать, чтобы системное разбиение было полностью физично/материально: каждый системный уровень выделялся по отношению часть-целое между материальными предметами, то есть занимающими какие-то места/объемы в пространстве-времени. Студентам нужно запомнить: если в их системном разбиении появляются нематериальные части, то в системном мышлении это как 2*2=5, и за такую ошибку они сразу получают два балла и отправляются на пересдачу. Мы не можем советовать, чтобы взрослых за такое увольняли с работы, но очень близки к такому совету.

Внимания должно хватать, чтобы отслеживать физичность отношений часть-целое на несколько уровней вниз и вверх. Если внимания на такое отслеживание не хватает (с учётом того, что это внимание поддержано записями – не нужно всё держать в голове!), то с этим нужно что-то делать, например, перепройти курс «Моделирование и собранность» (честно, выполняя задания). Работать с отсутствующим вниманием нельзя, улетать неосознанно мыслью в нефизический мир или путать что там часть, а что целое – это опасно для проекта.

Многоуровневость системного разбиения принципиальна: на самом верхнем уровне любого такого разбиения потенциально будет вселенная, на самом нижнем уровне – суперструны, но вот эти крайности мало кого интересуют, поэтому системное разбиение делается для какого-то диапазона размеров физических объектов. Для деятельности людей крайне важен очень маленький диапазон, который как-то соразмерен размеру самих людей. Эти не большие и не маленькие в космических масштабах и масштабах микромира системы служат предметом деятельности – чаще всего это от нескольких километров (например, строительные проекты: небоскрёбы, дамбы и мосты) до нескольких нанометров (транзисторы на компьютерных чипах). Вот с предметами/системами в этом небольшом диапазоне размеров чаще всего взаимодействуют люди (с их инструментами! Необязательно руками!). В космофизике и физике микромира есть очень много чего интересного за пределами этих размеров, но людям пока удобней менять мир в этих пределах, и не выходить за них.