Саморазвивающиеся системы и постнеклассическая рациональность. (Степин В.С.)

Саморазвивающиеся системы и постнеклассическая рациональность В.С.Степин

Типология системных объектов. Особенности саморазвивающихся систем Современная наука и технологическая деятельность все чаще имеют дело со сложными саморазвивающимися системами. Их важно отличать не только от малых (простых) систем, но и от больших (сложных) саморегулирующихся систем.

В 70-х годах уже прошлого века Г.Н.Поваров предложил различать эти типы систем по числу элементов и характеру их связей. Согласно его подходу, малые (простые) системы включают порядка 103 элементов, большие саморегулирующиеся - до 106 элементов, саморазвивающиеся - 1010-1014 элементов. Характеристики системных связей каждого из этих типов, которые в первом приближении были намечены в рамках предложенного подхода, сегодня можно уточнить и дополнить. Связи и отношения элементов, присущие каждому из типов систем, характеризуются в категориях части и целого, вещи и процесса, причинности, случайности, возможности, необходимости, пространства и времени.

Для описания простых систем достаточно полагать, что суммарные свойства их частей исчерпывающе определяют свойства целого. Часть внутри целого и вне целого обладает одними и теми же свойствами, связи между элементами подчиняются лапласовской причинности, пространство и время предстают как нечто внешнее по отношению к таким системам, состояния их движения никак не влияют на характеристики пространства и времени.

Нетрудно обнаружить, что все эти категориальные смыслы составляли своеобразную матрицу описания механических систем. Именно они выступали образцами малых (простых) систем. В технике - это машины и механизмы эпохи первой промышленной революции и последующей индустриализации: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, автомобиль, различные станки и т.п. В науке - объекты, исследуемые механикой. Показательно, что образ часов - простой механической системы - был доминирующим в науке ХVII-ХVIII вв. и даже первой половины ХIХ столетия. Мир устроен как часы, которые однажды завел Бог, а дальше они идут по законам механики. Категориальная сетка описания малых систем была санкционирована философией механицизма в качестве философских оснований науки этой эпохи. Как простую механическую систему рассматривали не только физические, но и биологические, а также социальные объекты. Здесь достаточно напомнить о концепциях человека и общества Ламетри и Гольбаха, о стремлении Сен-Симона и Фурье отыскать закон тяготения по страстям, аналогичный ньютоновскому закону всемирного тяготения, о первых попытках родоначальника социологии О. Конта построить теорию общества как социальную механику.

Но при переходе к изучению больших систем развитый на базе классической механики категориальный аппарат становится неадекватным и требует серьезных корректив. Большие системы имеют целый ряд новых характеристических признаков. Они дифференцируются на относительно автономные подсистемы, в которых происходит массовое, стохастическое взаимодействие элементов. Целостность системы предполагает наличие в ней особого блока управления, прямые и обратные связи между ним и подсистемами. Большие системы гомеостатичны. В них обязательно имеется программа функционирования, которая определяет управляющие команды и корректирует поведение системы на основе обратных связей. Автоматические станки, заводы-автоматы, системы управления космическими кораблями, автоматические системы регуляции грузовых потоков с применением компьютерных программ и т.п. - все это примеры больших систем в технике.

В живой природе и обществе - это организмы, популяции, биогеоценозы, социальные объекты, рассмотренные как устойчиво воспроизводящиеся организованности.

Категории части и целого применительно к сложным саморегулирующимся системам обретают новые характеристики. Целое уже не исчерпываются свойствами частей, возникает системное качество целого. Часть внутри целого и вне его обладает разными свойствами. Так, органы и отдельные клетки в многоклеточных организмах специализируются и в этом качестве существуют только в рамках целого. Будучи выделенными из организма, они разрушаются (погибают), что отличает сложные системы от простых механических систем, допустим, тех же механических часов, которые можно разобрать на части и из частей вновь собрать прежний работающий механизм.

Причинность в больших, саморегулирующихся системах уже не может быть сведена к лапласовскому детерминизму (в этом качестве он имеет лишь ограниченную сферу применимости) и дополняется идеями "вероятностной" и "целевой причинности". Первая характеризует поведение системы с учетом стохастического характера взаимодействий в подсистемах, вторая - действие программы саморегуляции как цели, обеспечивающей воспроизводство системы. Возникают новые смыслы в пространственно-временных описаниях больших, саморегулирующихся систем. В ряде ситуаций требуется наряду с представлениями о "внешнем" времени вводить понятие "внутреннего времени" (биологические часы и биологическое время, социальное время).

Исследования сложных саморегулирующихся систем особенно активизировалось с возникновением кибернетики, теории информации и теории систем. Но многие особенности их категориального описания были выявлены предшествующим развитием биологии и, в определенной мере, квантовой физики. В становлении квантовой механики первоначально использовалась категориальная сетка, перенесенная из классической физики. Но в процессе возникновения новой теории ее создатели вынуждены были вносить изменения в классические интерпретации. Выяснились принципиальные ограничения применения классических понятий "координата" и "импульс", "энергия" и "время" (соотношения неопределенности). Был сформулирован принцип дополнительности причинного и пространственно-временного описания, что внесло новые коррективы в понимание соответствующих категорий. Вырабатывалось представление о вероятностной причинности как дополнения к жесткой (лапласовской) детерминации.

В нашей литературе еще в 70-х годах отмечалось (я имею в виду исследования Ю.В. Сачкова, В.И. Аршинова, а также мои работы тех лет), что в квантовой физике прослеживаются многие черты описания сложных саморегулирующихся систем, при котором соединяются представления о вероятностных, случайных процессах, характеризующих систему, с представлениями о ее целостности.

Сложные саморегулирующиеся системы можно рассматривать как устойчивые состояния еще более сложной целостности - саморазвивающихся систем. Этот тип системных объектов характеризуется развитием, в ходе которого происходит переход от одного типа саморегуляции к другому. Саморазвивающимся системам присуща иерархия уровневой организации элементов, способность порождать в процессе развития новые уровни. Причем каждый такой новый уровень оказывает обратное воздействие на ранее сложившиеся, перестраивает их, в результате чего система обретает новую целостность. С появлением новых уровней организации система дифференцируется, в ней формируются новые, относительно самостоятельные подсистемы. Вместе с тем перестраивается блок управления, возникают новые параметры порядка, новые типы прямых и обратных связей.

Сложные саморазвивающиеся системы характеризуются открытостью, обменом веществом, энергией и информацией с внешней средой. В таких системах формируются особые информационные структуры, фиксирующие важные для целостности системы особенности ее взаимодействия со средой ("опыт" предшествующих взаимодействий). Эти структуры выступают в функции программ поведения системы.

Сегодня познавательное и технологическое освоение сложных саморазвивающихся систем начинает определять стратегию переднего края науки и технологического развития. К таким системам относятся биологические объекты, рассматриваемые не только в аспекте их функционирования, но и в аспекте развития, объекты современных биотехнологий и прежде всего генетической инженерии, системы современного проектирования, когда берется не только та или иная технико-технологическая система, но еще более сложный развивающийся комплекс - человек-технико-технологическая система, плюс экологическая система, плюс культурная среда, принимающая новую технологию. К саморазвивающимся системам относятся современные сложные компьютерные сети, предполагающие диалог человек-компьютер, "глобальная паутина" - INTERNET. Наконец, все социальные объекты, рассмотренные с учетом их исторического развития, принадлежат к типу сложных саморазвивающихся систем. К исследованию таких систем во второй половине XX в. вплотную подошла и физика. Долгое время она исключала из своего познавательного арсенала идею исторической эволюции. Но во второй половине XX в. возникла иная ситуация. С одной стороны, развитие современной космологии (концепция Большого взрыва и инфляционной теории развития Вселенной) привели к идее становления различных типов физических объектов и взаимодействий. Возникло представление о возникающих в процессе эволюции различных видах элементарных частиц и их взаимодействий как результата расщепления некоторого исходного взаимодействия и последующей его дифференциации. С другой стороны, идея эволюционных объектов активно разрабатывается в рамках термодинамики неравновесных процессов (И. Пригожин) и синергетики. Взаимовлияние этих двух направлений исследования инкорпорирует в систему физического знания представления о самоорганизации и развитии.

Сложные саморазвивающиеся системы требуют для своего освоения особой категориальной сетки. Категории части и целого включают в свое содержание новые смыслы. При формировании новых уровней организации происходит перестройка прежней целостности, появление новых параметров порядка. Иначе говоря, необходимо, но недостаточно зафиксировать наличие системного качества целого, а следует дополнить это понимание идеей изменения видов системной целостности по мере развития системы. Уже в сложных саморегулирующихся системах появляется новое понимание вещи и процессов взаимодействия. Вещь (система) предстает как саморегулируемый процесс. В саморазвивающихся системах эти представления дополняются новыми смыслами