Системное мышление 2024. Том 2

Явное указание системного уровня важно для управления вниманием. Формально, дотронувшись до цветка у растения (уровень «органы» в системном разбиении растительных организмов) я дотрагиваюсь и до вселенной (цветок ведь часть вселенной!), и дотрагиваюсь до элементарных частиц (в цветке они точно есть!). Ну, или дотрагиваюсь и до всего растения, и до клеток растения. Непонятно, до чего я дотронулся, что является предметом моего внимания! Поэтому требуется явно выделить ту систему::«объект внимания», который как-то позволит мне определить масштаб «дотрагивания». В нашем примере это будет – «цветок».

Когда я машу рукой, то я машу всеми молекулами руки – но неправильно ведь говорить о молекулах, когда говорим о размахивании рукой? И неправильно «махать телом» (слишком большой объект). Поэтому «машу рукой» – машу системой, находящей на много системных уровней выше, чем молекулы, но всё-таки ниже уровня целого тела.

Системные уровни принципиальны, они отражают саму суть системного подхода – на каждом системном уровне в силу эмерджентности/системного эффекта появляются новые свойства, поэтому чаще всего обсуждения ведутся отдельно для отдельных системных уровней агентами, которые разбираются со свойствами, проявляемыми системами на этом системном уровне, а также свойствами надсистем, которые получаются из свойств систем текущего уровня. Грубо говоря, клетки обсуждает микробиолог, организм человека в целом – медик, коллектив людей – менеджер. Отдельное подробное обсуждение на каждом системном уровне существенно упрощает обсуждение сложных систем. Если вы обсуждаете предприятие, то обсуждайте людей, оборудование, запасы материалов, здания и сооружения, но обычно при этом не нужно обсуждать планетарную систему вокруг Солнца, частью которой является предприятие, как часть Земли, или биохимию клеток у людей, как биохимию части предприятия.

Помним, что если вы обсуждаете проблему на слишком низком системном уровне – это ошибка редукционизма, если вы обсуждаете проблему на слишком высоком системном уровне – это ошибка холизма. Правильно удерживать обсуждение на трёх уровнях:

• надсистема в её окружении и её свойства. Например, компьютер в целом, его характеристики (габариты, вес, энергопотребление, производительность по каким-то признанным тестам)

• целевая система как целое и другие системы как целое на том же системном уровне в составе надсистемы. Как совместная работа систем этого уровня влияет на состояние и свойства надсистемы. Например, центральный процессор как целевая система, память, материнская плата, блок питания, вентилятор/охлаждение, корпус.

• подсистемы целевой системы: как их совместная работа (взаимодействие) влияет на состояния и свойства целевой системы. Например, для центрального процессора – ядра с арифметико-логическими устройствами, многоуровневая кэш-память, блоки ввода-вывода. И тут же вам тест на внимание: если вы представите «настоящий» (а не из диаграммы в книжке) центральный процессор, то увидите залитый пластмассой чип (или несколько сразу «чиплетов») с выводами, а уже на чипе какие-то зоны с теми самыми ядрами с арифметико-логическими устройствами, многоуровневая кэш-память, блоки ввода-вывода.

Это легко сдвинуть на уровень вниз: рассматривать

• транзисторы (уровень подсистем) в составе какой-нибудь

• кэш-памяти в центральном процессоре (уровень целевой системы) и как характеристики этой памяти и других IP будут влиять на характеристики

• центрального процесса (надсистемы).

В любом случае, обычно обсуждают «что делаем» (целевая система), «из чего оно состоит функционально, из чего делаем конструктивно» (подсистемы), «в состав чего это войдёт» (надсистема). В любом случае, вам для обсуждения системы обычно надо не меньше трёх системных уровней, вы будете обсуждать самые разные характеристики объектов на этих уровнях, эти обсуждения будут делать самые разные роли, а на каком системном уровне будет ваше целевая система – это зависит от проекта. Что целевая система для одного проекта – надсистема для другого, подсистема для третьего.

Инженеры описание системного разбиения дают обычно через описание типов (например, «самолёт»), но в реальности этим типам объектов соответствуют подводимые под этот тип физические предметы (cамолёт с бортовым номером 128, самолёт с бортовым номером 2467 и т.д.). В то же время философы (но не мы в нашем курсе) часто обсуждают системные уровни с произвольными частями, в том числе абстрактными4 – и там отношения «часть-целое» определяются очень по-разному.

Мы предпочитаем подход инженеров, а не философов. Если менеджер (инженер предприятия) или политик (социальный инженер) будут думать как философы, перемешивая ментальные и физические объекты в одних и тех же видах иерархий, они могут утерять связь с реальностью, добиваться реализации какой-то чрезвычайно привлекательной утопии. Утопии тем и отличаются, что очень привлекательны, но их беда в том, что они нереализуемы: мир будет меняться, но не к лучшему! Скажем, будет такая «борьба за мир», что камня на камне не останется – итогом желания мира будет ровно война, прямая противоположность!

Утопии (описания нереализуемого физического мира) именно так и устроены: хочется изобилия (коммунизма), а получаются продовольственные карточки, голодная жизнь. Нам же нужно, чтобы наши системы были и привлекательны, и реализуемы в физическом мире с задуманными, а не «уж как получится» характеристиками, мы не просто мечтатели, мы деятели/практики/инженеры. Современное системное мышление устроено так, чтобы при помощи понятий системного подхода удерживать внимание на физическом мире на самых разных уровнях его масштаба/системных уровнях. А ментальные объекты? С ними будем работать именно как с описаниями, в крайнем случае – описаниями описаний, но в конечном итоге – описаниями физического мира.

Это удержание внимания на объектах физического мира стабилизируется (собранность!) при помощи документированных информационных моделей, которые заодно помогают и предсказать характеристики будущих систем. Физические модели (типа как модели самолёта в аэродинамической трубе) сейчас используются всё реже и реже, но вот информационные модели помогают удерживать внимание на объектах физического мира, и готовить детальные и согласованные между собой описания этих объектов. Подробней о том, как увязаны между собой математические и физические объекты (изучаемые математикой и физикой соответственно), а также как мы работаем с выражаемыми знаками моделями этих объектов (семантика) будет рассказано в курсе «Интеллект-стек».

Моделируемые/удерживаемые во внимании на разных «уровнях размера»/«системных уровнях»/«уровнях состава/разбиения» взаимодействующие физические системы, которые создаются и развиваются другими физическими системами-создателями – это и есть предмет системного мышления.

В силу разделения труда разные роли, участвующие в проекте, для одной и той же целевой системы свои предметы интересов могут иметь у систем на разных уровнях – подсистем или надсистем. «Предметы интереса»/«важные характеристики» эмерджентны, поэтому можно ожидать, что они существуют на каких-то уровнях и отсутствуют на других – но в этом-то и предмет многоуровневого рассмотрения, что все они зависят друг от друга, даже если находятся на разных системных уровнях. Точности хода часов нет на уровне шестерёнок, там есть точность изготовления. Но вот от точности изготовления шестерёнок зависит точность хода механических часов. И поэтому у часовщика появляется интерес в получении как можно более точно изготовленных шестерёнок. Изготовитель шестерёнок наоборот, заинтересован в минимальной точности за получаемую цену (нет проблем поднять точность, но и цена тогда вырастет – до неприемлемой для часовщика). Часовщик и изготовитель шестерёнок ведут переговоры, чтобы достичь согласия.

Никакого «истинного» или «объективного» как независимого от ролевых интересов разбиения системы на части нет, хотя обычно в качестве частей выделяются какие-то более-менее стабильные объекты, но даже эту стабильность разные роли могут оценивать по-разному. Для одной и той же системы в проекте по созданию системы обычно одновременно рассматривается несколько вариантов разбиений на части. Минимально обычно разбивают на

• Функциональные/ролевые части, область интересов «как работает»

• конструктивные/материальные части, область интересов «из чего сделано»

• пространственные части (места), область интересов «где находится, как скомпоновано»

• затратные/стоимостные/cost части (но это уже будет затрагивать разбиение и целевой системы, и системы создания – совокупная стоимость владения), область интересов «во сколько это обойдётся».

Таких разбиений может быть много больше, и каждое из них может проводиться по-разному, в зависимости от области интересов. Эти разные варианты разбиений на части агенты (люди, AI, организации), играющие разные внутренние и внешние роли в проекте, согласовывают между собой, добиваясь успешности системы.

Даже один агент может использовать несколько разных разбиений, по-разному для удобства мышления и действия разных ролей выделяя части системы – чтобы ему было удобней думать в каждой из своих ролей, чтобы удобней было действовать. Некоторые роли подразумевают одновременное задействование нескольких разбиений. Например, роль разработчика работает с изобретением – когда подбираются аффордансы (конструктивные части) для ролевых частей системы. Одно рассмотрение конструктивное – времени создания, другое – функциональное, времени использования, и никакого изобретения не будет, если одновременно не удерживать оба этих рассмотрения. Системное творчество поразумевает одновременную работу с разными способами разбиения системы на части, и в каждом из этих разбиений будут абсолютно другие части! Например, ножницы конструктивно будут состоять из двух железных половинок и скрепляющего винтика, а функционально – из ножевого блока и рукоятки (а винтика так вообще в этом рассмотрении не предусмотрено, как и «половинок, скрепляемых потом винтиком»! ).

Разные способы разбиения системы на части (среди них есть обязательные, прежде всего уже упомянутые четыре – функциональное, конструктивное, пространственное, стоимостное) будут подробнее рассмотрены в нашем курсе позже, и это рассмотрение продолжится в курсах системной инженерии, инженерии личности, системного менеджмента.

Договориться о том, что все эти разные варианты разбиения системы относятся к одной и той же системе, относительно легко: нужно указывать на место в пространстве-времени, участвующее в разбиении. Если две разные физические сущности (например, функциональные объекты и материальные объекты) занимают одно и то же место в пространстве-времени (это тоже системное рассмотрение!), значит это одна и та же сущность. Если разговор идёт в типах (на уровне мета-модели предметной области «из учебника» прикладной дисциплины, или уровне мета-мета-модели предметной области «из учебника» фундаментальной дисциплины, например, нашего курса), то нужно обязательно давать примеры заземления/grounding. Крайне полезным бывает строить более конкретные описания, то есть демоделировать/рендерить примерно так же, как схематические изображения из систем автоматизации проектирования или ручных эскизов «рендерят» в фотореалистичные изображения5, добавляя детали, которых даже нет в исходных моделях, то есть уменьшая абстракцию, порождая/generate более подробное описание возможного состояния физического мира, отвечающее типам исходной более абстрактной модели.

Эмерджентность и мета-системный переход

Для того, чтобы какой-то набор физических частей был системой, нужно кроме признания факта, что эта система часть надсистемы и у неё самой есть части-подсистемы, удовлетворить ещё одному условию: эта система как набор взаимодействующих частей-подсистем должна проявлять какое-то свойство, которого нет у её частей-подсистем, ведущее к возможности новой функции целого-системы, в которые входят части-подсистемы. Это явление называют эмерджентностью (emergence, системный эффект). А ещё это свойство и новая функция пропадает у надсистемы, куда входит рассматриваемая система (но зато у надсистемы появятся новые/эмерджентные свойства, которых нет у системы как её части, этот системный эффект проявляется на каждом переходе от одного системного уровня к другому).

Показа времени нет ни в стрелках::часть механических часов, ни в их шестерёнках::часть, ни в корпусе::часть, ни в пружине::часть. А в часах::целое во время их работы показ времени возможен – в силу взаимодействия их частей. Каждая часть часов выполняет свою функцию в часах в целом, и возникает (emerge) системный эффект (проявляется эмерджентность, новое свойство, новая функция): часы начинают показывать время для надсистемы в системном окружении. Но вот комната (и даже ещё более мелкая подсистема комнаты, куда входят часы – интерьер), уже время не показывает, хотя показ времени часами в ней доступен и делает её удобней для проживания.

Обратите внимание: пересечение вниманием границы системного уровня (называют также мета-системным переходом) меняет всё, он буквально слышен в разговоре о системах, виден в тексте описаний:

• одни роли в связанных с часами проектах специализируются на методах, меняющими состояние уже собранных и работающих часов (используют эмерджентное свойство показа времени, создают интерьер комнаты, у которого другие эмерджентные свойства, нежели у часов), при работе с часами регулярно используется слово «время» как то, что надо будет увидеть (например, нужно ли добавить дополнительный светильник для того, чтобы видеть циферблат механических часов ночью, «посмотреть время») и даже не вспоминается о материалах для деталей часов (это на два системных уровня вниз от интерьера: сами часы и уже дальше детали – их материалы)

• другие роли – занимаются методами сборки часов (создают систему с эмерджентными свойствами часов), показываемое время их волнует в плане точности хода, а не использования.

• третьи роли ничего не говорят о самих часах, но просто изготавливают их детали, интересуясь прочностью и способами обработки металла – шестерёнки, пружинки, корпус. И у этих деталей тоже есть эмерджентные свойства, они ведут себя и характеризуются совсем не так, как ведут себя и характеризуются отдельные атомы, входящие в эти детали.

• … можно идти и дальше вниз по системным уровням: ещё какие-то роли занимаются материалами деталей часов: их прочностью, расширением при нагреве и т. д. – и это отражается в речи агентов в этих ролях как использование совсем другой терминологии.

Конечно, все эти системные уровни согласованы между собой, и регулярно в разговоре сборщиков часов упоминается и материал (его свойства влияют на свойства шестерёнок и стрелок), и время (часы ведь нужно наладить, чтобы шестерёнки и стрелки показывали правильное время!), и даже интерьер дома (обсуждение крепления часов на стене, размеров циферблата, чтобы его было видно через комнату). Но каждый системный уровень отличается своими системами, проявляющими какие-то свойства, меняющими свои состояния и в ходе работы, и в ходе создания из них надсистем методами создания самих этих систем и надсистем из этих систем (какие-то системы надо отливать в формах из расплавленного металла, какие-то – собирать из деталей, как панельные дома, какие-то – обучать, как мастерство). Эти методы меняют состояния частей системы, чтобы получить целую систему и запустить её в работу.

Разные методы создания и развития систем выполняются разными ролями в системе создания, эти роли говорят характерным языком, на котором обсуждаются системы одного системного уровня. Как мы увидим дальше – даже целым набором языков, ибо разные роли, специализирующиеся на обсуждении проблем какого-то системного уровня, используют разные языки для преследования своих интересов.

Разные роли ведут к специализации агентов на мастерстве выполнения методов работы этих ролей. Агенты, специализирующиеся на системах разных системных уровней, тоже будут разными. Люди (или даже AI, или подразделения), которые занимаются проектированием и изготовлением часов – это не те люди, которые занимаются интерьерами, и не те, которые занимаются материалами для деталей часов. Это и есть разделение труда: разные методы работы используются в проектах не просто сами по себе, а в силу появления эмерджентных свойств и функций у систем при смене системных уровней во внимании задействующих их ролей. Создатель интерьеров – архитектурное бюро, специализирующееся на методах создания интерьеров, создатель часов – конструкторское бюро (дизайнеры, занимающиеся эстетикой часов – там) и работающий в партнёрстве с ним часовой завод, создатели материалов для деталей часов – заводы, которые будут поставщиками часового завода.

Переход внимания от одного системного уровня к другому – меняется набор ведущих ролей создателей, меняются их метода работы и объекты этих методов, меняется терминология этих рабочих культур/«языки разговора». Это происходит из-за смены набора понятий, выражающих предметы внимания системного уровня: когда внимание переходит с систем одного системного уровня на системы другого уровня, меняются понятия для частей системы и их важных свойств, поэтому меняется и терминология для выражения этих понятий.

Организм::целое животного прыгает и бегает в момент использования, а его органы::части – нет. Прыжки::поведение и бег::поведение – эмерджентные функции организма. Органы производят какие-то действия внутри организма, они имеют функции в организме (например, мышцы сокращаются, печень чистит кровь, лёгкие насыщают её кислородом и освобождают от углекислоты), это проявление их системных/эмерджентных свойств как целых органов, отдельные клетки внутри органов (части органов) этого делать сами по себе не могут, хотя именно клетки внутри органов вроде как всё и делают в их взаимодействии!

Системы не просто сами состоят из частей, они проявляют своё (субъективно определяемое!) назначение через выполнение какой-то (субъективно выделяемой!) их::часть функциональной роли в составе надсистемы::целое. В предыдущей фразе было упомянуто три системных уровня: 1. подсистемы, 2. целая система из этих подсистем, она проявляет эмерджентные свойства, является частью/подсистемой и имеет функцию в 3. надсистеме.

Основная особенность систем – это то, что «всё со всем связано», части системы в системе ведут себя не так, как они же вне системы, ибо они взаимодействуют между собой. Атомы вне молекулы ведут себя не так, как внутри молекулы. Клетки вне органа ведут себя не так, как внутри органа. Органы в организме ведут себя абсолютно не так, как органы отдельно от организма.

Чтобы разобраться в очень сложных системах, состоящих из огромного количества элементов, их представляют как разбиение/декомпозицию, на каждом уровне которых ожидают системного эффекта/эмерджентности. Например, вот индивидуальные детали автомобиля:

Разбираясь с этими индивидуальными деталями, невозможно понять, как автомобиль работает, для чего все эти винтики и тросики. Чтобы объяснить, откуда появляется движение автомобиля, мы должны рассмотреть двигатель как отдельную подсистему автомобиля, то есть двигатель::подсистема как целую часть машины::система (как бы ни противоречиво звучала эта «целая часть»), составленную из подсистем двигателя, ещё более мелких частей. Чтобы объяснить, почему в автомобиле удобно могут находиться несколько пассажиров, мы должны рассмотреть (выделить вниманием) салон::подсистему автомобиля::система как единое целое из многочисленных деталей, из которых составлен салон.

Мы должны рассмотреть отдельно собранные все детали::«подсистемы» тормозной системы::«система» автомобиля::«надсистема» (для разработчиков тормозной системы автомобиль – надсистема), чтобы показать, каким образом автомобиль может тормозить. Всё это эмерджентные свойства, бесполезно обсуждать для понимания работы тормозной системы не её детали, а опускаться сразу на системный уровень ниже и обсуждать материалы, из которых сделаны детали тормозной системы. То есть эмерджентность/системный эффект торможения появляется, когда материалы уже стали деталями, и торможение происходит из-за взаимодействия уже изготовленных и правильно расположенных в пространстве деталей. Хотя формально «для математиков» торможение происходит из-за взаимодействия материалов, и даже молекул материалов! Системное мышление – это не математическое мышление, оно ориентировано на управление вниманием для обсуждения каких-то действий агентов, а не формальную верность.

Корова Маргарита имеет своей частью хвост, корова Маргарита является частью коровьего стада.

Нехорошо позволять говорить, что коровье стадо имеет хвост, хотя это вроде как корректно: все молекулы хвоста (того самого: коровы Маргариты) входят в молекулы стада. Причем стадо тут не абстрактный объект «множество коров», а вот прямо-таки все молекулы коров в загородке загона для скота. Говорить «хвост стада» математически, логически, физически корректно, но совсем не системно, и это вроде как интуитивно понятно всем: трудно предположить, что вы можете делать с «хвостом стада».

Выделение системных уровней субъективно и существенно зависит от метода, по которым идут работы с системами этих уровней. Так, интуитивно не понятно, можно ли говорить, что карбюратор – часть автомобиля с двигателем внутреннего сгорания. Он отдельная часть автомобиля, или он часть топливной подсистемы, или часть двигателя?! Какие действия надо выполнять с карбюратором, на каком системном уровне надо его рассматривать? Это будет решать инженерная команда в каждом проекте, она должна договориться внутри себя. Но интуитивно понятно: неправильно говорить, что поршень или цилиндр двигателя – это часть автомобиля. Формально это верно, но неправильно, как и в случае хвоста как части стада, вы не сможете обсуждать функционирование поршня и цилиндра непосредственно в автомобиле.

Хороший критерий тут – эмерджентность: обсуждение автомобиля в целом обычно требует обсуждения свойств и функций двигателя в целом, но есть ли там внутри двигателя поршень и цилиндр – это при обсуждении автомобиля в целом неважно.

На каждой границе системного уровня меняются меняются системы как важнейшие объекты внимания, а также связанные с ними «соображения»/«озабоченности»/«предметы интереса»/«важные характеристики»/concerns. При мета-системном переходе (переходе от одного системного уровня к другому – от частей к целым или от целых к частям) вместе с методами работы меняются ведущие дисциплины/теории/модели этих методов, описывающие поведение задействованных методами работы системы на данном системном уровне, меняется профессиональное сообщество, поддерживающее язык разговора на этом уровне и использующее эти дисциплины/знания методов вместе с необходимым инструментарием.

На одном уровне обсуждаем хвосты и рога в корове (со всей проблематичностью выделения их как частей с определёнными границами!), на другом – целых коров и быков в составе стада как надсистемы. На одном уровне обсуждаем двигатель и салон, на другом – поршень и цилиндр в двигателе. Разные системы задают разные предметы интереса, разные языки разговора об этих предметах интереса, разные роли с разными предпочтениями в одних и тех же характеристиках как предметах интереса. Часто эти роли играют даже разные люди-актёры, ибо разные методы работы требуют разного мастерства, а все виды мастерства в приемлемой степени одному человеку получить обычно не удаётся.

Нужно чётко понимать, что сами по себе границы всех упомянутых систем «необъективны», это какие-то деятельностные роли в проекте разработки автомобиля для удобства своих обсуждений часть деталей в совокупности (иногда в системном мышлении это даже называют «целокупостью», подчёркивая, что это не просто «сборка», а создание нового целого из частей) называют «двигатель», другую целокупную/собранную часть деталей «салон», третью – «тормозная система».

Собирать вниманием отдельные части в целое для того, чтобы обсудить проявляющийся системный эффект – это сердцевина системного подхода, самое в нём главное. В инженерии отдельные части ещё и изготавливают отдельно, а потом и физически собирают – но это уже инженерия, а не мышление. В мышлении эти части выделяют вниманием, а вот будет там сборка, или выращивание, или обучение, или ещё какой-то способ изготовления частей на самых разных уровнях – это обсуждается отдельно, при обсуждении инженерных методов.