Глава 7. Устойчивость и неустойчивость систем

Предыдущие две главы подводят нас к выводам, которые мы, связав изложенные в них соображения, должны сделать об устойчивости и неустойчивости больших систем. Мы говорили о кибернетических системах и о ценозах, находя разницу в принципах управления теми и другими.

Что мы подразумеваем под устойчивостью системы? Во-первых, мы выделяем систему из окружающего мира; во-вторых, определяем её функциональное назначение; в-третьих, предсказываем её отношения с другими (выделенными нами) объектами во времени.

Для кибернетической системы устойчивость будет определяться алгоритмом её функционирования. Когда вы включаете микроволновую печь, то ожидаете, что в течение заданного времени ваша тарелка с супом будет разогреваться в ней на установленной мощности. Но если по окончании этого времени суп останется холодным, вы решите, что микроволновка неисправна. От компьютера вы также ждёте определённого отклика на ваши манипуляции мышкой. Когда же компьютер делает всё, что угодно, только не то, что вы хотите, в нём, по всей видимости, завёлся вирус в блоке питания.

В кибернетических системах есть входы и выходы. Состояние выходов однозначно задаётся состоянием входов. Когда эта функция нарушается, можно говорить что система работает неустойчиво. Представьте себе сложный механизм, состоящий из винтиков и шестерёнок, цепляющих и крутящих друг друга. Стоит перестать крутиться одной из них, и весь автомат придёт в негодность. Устойчивость кибернетических систем определяется исправностью каждого составляющего элемента.

Теперь вспомним наш ценоз-кухню. Утрата любого предмета обихода на кухне не влечёт к потере её функциональности. Конечно, есть наиболее уязвимые места: холодильник, обеденный стол. Но даже без них можно готовить и принимать пищу, хранить продукты. Ценоз стабилен, если количество видов в нём неизменно, а меняется количество особей. А в данном примере холодильник и обеденный стол – виды с единичной популяцией, потеря которых приводит в движение весь ценоз, заставляя измениться идею его существования. Либо же идея заставляет исчезнувшие виды возродиться, что чаще всего и происходит в действительности.

Не смотря на расхожее мнение, что в природе нет ничего лишнего, мы возьмёмся утверждать, что по сравнению с кибернетическими системами ценоз обладает некоторой избыточностью. Эта избыточность даёт ему устойчивость в функциональном отношении. В практическом виде избыточность проявляется в неполном (не на 100 %) использовании системой каждого элемента-особи. А точнее – в выполнении каждой особью не одной, а нескольких функций в системе.

Так, холодильник не только хранит продукты, но и одновременно является подставкой для микроволновой печи, вместилищем магнитиков и др. То же можно отнести к тарелкам, ложкам и др.

В ценозе каждая особь взаимодействует со многими другими особями разных видов.

Подобное распыление сил – не неразумность, как может показаться, а дань стабильности и устойчивости. Существует следствие: особь, невостребованная функциональностью ценоза, находит себе другое применение. Это свойство коренным образом отличает ценологические системы от кибернетических. В последних всякий элемент жёстко соответствует своему назначению и не меняет его.

Надёжность кибернетических систем обеспечивается резервированием, т. е. созданием дублей работающих элементов. Резервирование может быть как полным, когда имеется двойник системы, либо же частичным, когда создаются копии основных узлов. Отличительной чертой резервирования является простаивание запасной линии, пока основная работает. До тех пор, пока работает главная система, в резерве нет необходимости. По этой причине создание резерва – дорогое удовольствие, в точности повторяющее затраты на создание главной системы. Для того, чтобы избежать лишних затрат, резервирование бывает частичным, когда повторяются те части, те модули, сбой работы которых либо более вероятен, либо более болезнен.

Другой важный вопрос – введение резерва в работу, т. е. то время, которое необходимо для выявления неполадки и включения запасных цепей. Это то время, когда кибернетическая система не является рабочей. Может случиться лавинообразное нарастание этой неработоспособности, как, например, происходит при крупных авариях в электросетях, где принятие решения о подключении и перераспределении мощности, запоздав, приводит к аварийному отключению электростанций и, как следствие – к нужде в ещё большем резерве.

Кибернетические системы легко уязвимы при воздействии на них внешних факторов. Такая уязвимость – это следствие жёстких связей. Вспомните трагическую гибель Шаттла из-за повреждения двух жаропрочных пластин в обшивке; или попробуйте перерезать всего лишь одну дорожку на печатной плате компьютера – вряд ли он будет правильно работать после этого. Такая ненадёжность – следствие предельной минимизации структуры кибернетических систем с целью как увеличения быстродействия, так и уменьшения себестоимости.

В отличие от кибернетических систем, в ценозах каждая особь в любой момент времени функционирует, выполняет свою миссию в общей целостности. Но при этом, как уже отмечалось, особи не загружены прямыми обязанностями на все 100 %. С учётом возможности перемены ими своей роли в общей массе, ценозы способны к самовосстановлению, т. е. в случае утраты части особей другие особи могут брать на себя их функциональность.

Итак, устойчивость ценозов возможна:

а) благодаря многозначности функций каждого элемента;

б) вследствие непрерывной изменчивости функциональных отношений между особями.

В случае утраты холодильника на кухне изменятся сами используемые продукты, их количество, способ и скорость приготовления; но ценоз будет продолжать жизнедеятельность. При этом, поскольку в идею ценоза холодильник заложен, система будет стремиться к его скорейшему восстановлению. Это лишь вопрос времени и средств.

Теперь мы видим, что минимизация кибернетических систем влечёт снижение надёжности. Преодолеть этот недостаток возможно дублированием узлов, но это увеличивает стоимость системы.

Великолепная идея минимизации на практике отнюдь не даёт тех дивидендов, которые можно было бы ожидать. Так, в СССР по осени колхозники помогали работникам умственного труда собирать урожай. Подоплека такого подхода проста: до тех пор, пока урожай не созрел, количество людей в сельской местности может быть относительно небольшим, а на время, когда работы становится больше – привлекается и больше людей. Но такой "скупой" подход доводил до заморозков, а капуста так и оставалась в поле; половина же картофеля превращалась сама по себе в озимые.

Как же можно понять эту ситуацию с ценологической точки зрения? От крестьян требовалась только одна функция – выращивать. Они не занимались ни сбытом, ни организацией сбора урожая, т. е. их предполагали как кибернетический элемент со строго определённой функцией. Точно также и учёных, доцентов с кандидатами полагали как рабочую силу, навязывая им также строго определённую функцию. Однако, в человеческом обществе возникает человеческий фактор – неточность, свойственная ценозам. С точки зрения ценологии, минимизировать затраты на колхозников нельзя. Их должно быть заведомо больше, чем по расчёту. При этом и их загрузка как сеятелей и пожинателей не должна быть полной. Они должны быть озабочены и проблемой сбыта, и ремонтом техники, и её закупкой, и, наконец, привлечением дополнительной рабочей силы на сезонные работы, в том числе и работников умственного труда, если последние на то согласятся в рамках аналогичных представлений с их стороны. Кибернетические идеи командно-административного управления в ценозе обречены на провал. Только из ряда вон плохое управление, пускающее дело на самотёк, позволило бы сформироваться ценозу, перейти в состояние устойчивости. Но руководящая роль КПСС была велика. Сельское хозяйство испытывало постоянное внешнее воздействие, проявляющееся в продразвёрстке, раскулачивании, организации колхозов, внедрении передовых методов выращивания маиса. Ценоз был динамическим, но динамика в нём имела отрицательный знак, что и заставляет сравнивать экономические показатели с 1913 годом.

Другой пример можно привести, обратившись уже к промышленности Советского Союза. На первый взгляд, очень легко показать, что крупное гораздо выгоднее мелкого. Действительно, взять, к примеру, мебельную фабрику. Пусть мы имеем одну крупную фабрику взамен десяти мелких. Для десяти мелких нужно иметь десять директоров, столько же бухгалтерий. Мелкое предприятие не в силах приобрести дорогое оборудование, т. е. производительность труда на нём ниже. А самое главное, контролировать деятельность одного предприятия намного проще, чем десяти мелких. Кроме перечисленных, существуют и другие причины: подвести дорогу и организовать транспорт проще к крупному предприятию, обслуживать машины проще, когда их много и т. д. Так не трудно видеть, что крупное должно быть эффективнее. Однако, всё не так просто. Отключение электричества вряд ли произойдёт сразу на десяти мелких фабриках одновременно, вряд ли ремонт дороги затеют сразу в десяти местах, вряд ли у десяти производств одновременно возникнут перебои с транспортом и материалами и др.

В случае построения одного крупного предприятия мы видим всё тот же минимизирующий кибернетический подход, который страдает как невысокой надёжностью, так и сложностью практической реализации. С ценологической точки зрения, промышленные предприятия образуют ценоз, а потому должны ранжироваться по закону гиперболического H- распределения. Должны быть все размеры производств, но в определённой пропорции. Так, в автомобильной промышленности есть автогиганты, число которых невелико, и есть шиномонтажные мастерские, которые встречаются в каждом городском квартале. Несложно додумать ремонтные мастерские и сборочные линии самых различных размеров.

На одной чаше весов оказывается надёжность, а на другой – цена. Повышение стоимости системы – это плата за бесперебойность работы. Если мы будем говорить не о минимизации, а об оптимизации, то ценологические системы дают более хороший результат против кибернетических.

Может быть, кибернетические системы выигрывают в скорости? Бесспорно, только компьютер может столь быстро перебирать гигантское количество байт в секунду, сравнивая их с искомым значением. Но конечной целью является не поиск, а принятие решения. В узкоспециализированных областях, например, в игре в шахматы, компьютер столь хорош, что оставляет всё меньше шансов даже чемпиону мира.

Когда все элементы кибернетической системы исправны, их взаимодействие отлажено, то скорость её работы – это тактовая частота процессора. Как быстро меняют колёса на гонках "Формулы 1"! А теперь представьте, как это делаете Вы… Кибернетическая система работает со скоростью самого медленного используемого элемента. Ей приходится всё время осведомляться о его готовности, тратя на это драгоценные наносекунды. Возникают цепи обратной связи. Информация движется по кругу. Этого удаётся избежать только при узкой специализации. Попытка же сделать универсальную систему немедленно приводит к снижению скорости. Характерный пример тому – операционная система Windows. Развитие её, совершенствование аппаратной части совсем не приводят к увеличению быстродействия. Во время работы то и дело затрагиваются медленные элементы, до скорости работы которых падает и общая скорость системы. Это не временное и не устранимое явление. Единственный путь преодоления – отказ от универсальности и возврат к простым наборам возможных действий.

В ценозах нет управляющего центра. Поэтому каждый элемент-особь действует сообразно обстановке. Команда в ценозе не интерпретируется как в кибернетической системе, не вызывает алгоритмических цепей причин и следствий. Для кибернетической системы быстродействие – это получение следствия В, соответствующего причине А. Но для ценоза из А не вытекает В с той же неотвратимостью. В слабые связи причины и следствия включаются другие события C, D, E и т.д.

Допустим, вы потратили на путь от работы до дома один час с четвертью. Живи вы в кибернетической системе – завтра на этот же путь вы потратите тот же час с четвертью. Но вас окружает ценоз. Именно поэтому завтра вы на эту же дорогу потратите один час ровно, а послезавтра – час двадцать. И погода, и автобус, и ДТП на мосту, всё влияет на ход событий. Счастье, что вы ещё не сломали ногу (как сосед со второго этажа), иначе бы вовсе оказались не дома, а в больнице. Получается, что быстродействие ценоза – вещь неопределённая. Ошибка в любой точке может быть сколь угодно большой, а значит и события В мы не смеем ждать после события А с заданной секундомером точностью. Ни попытки рассматривать реакцию ценоза как кибернетической системы, ни статистические методы усреднённых значений не дадут представления о быстроте наступления события после воздействия. Каждый раз, опаздывая на работу, вы можете лишь пожимать плечами: пробки, мол.

Действие кибернетической системы направлено на результат. При условии исправности всех элементов кибернетическая система быстрее решает поставленную задачу, и результат решения полностью предсказуем. Проблема возникает тогда, когда задача не описана или описана неточно. В этой ситуации кибернетика бессильна. Но не ценология. Для ценоза неточность – родная стихия. На любое воздействие ценоз откликнется, переменив распределение особей и устремив их к гиперболическому H- распределению: ценологическая система находит ответ, который может далеко отличаться от ожидаемого. То, что казалось, например, незыблемым К. Марксу, действительная жизнь легко обошла, задав, таким образом, иное решение.

Мы можем попробовать подвести некоторые итоги. В сравнении систем с жёсткими и нежёсткими связями преимущество в устойчивости, надёжности имеют ценозы, включающие в себя многозадачные элементы, способные выполнять не одну, а несколько функций. Их устойчивость проявляется в действии закона гиперболического H- распределения, заставляющего элементы-особи умещаться в рамках совместного существования, исключающего хаос. Упорядочение взаимоотношений в системах с нежёсткими связями происходит не снаружи и сверху по команде, а изнутри, в силу естественной необходимости. Можно противопоставить им жёстко связанные, управляемые внешне из центра кибернетические системы. Элементы таких систем не имеют возможности менять ни своего положения, ни назначения. Вышедший из строя элемент такой системы ведёт к дисфункции в целом и должен быть заменён на другой такой же. Это обстоятельство резко снижает надёжность больших кибернетических систем, предъявляет повышенные требования к стандартизации составляющих элементов. Когда мы применяем кибернетические принципы к построению искусственных машин, например, компьютеров, то в состоянии решить предъявленные сложности, создавая узконаправленные по назначению механизмы. В них можно добиться приемлемой надёжности и высокой производительности.

Распространение кибернетических принципов на жизнь в широком смысле влечёт за собой появление неустойчивости и непредсказуемости того, что ещё называют человеческим фактором. Эта непредсказуемость ни что иное как проявление ценологических свойств систем с нежёсткими связями элементов. Эти нежёсткие связи не недостаток, который нужно устранить, а объективное свойство, которое необходимо учитывать. Учёт его ведёт к построению систем на ценологических принципах и отказу от попыток жёсткого централизованного управления ими. Задача управления такой системой – не преодоление хаоса и упорядочение элементов, а предоставление системе свободы для проявления заложенных в неё идей. Как видим, в ценозе задачи управления совершенно отличны от кибернетических и могут показаться неверными. Разум не хочет отказываться от представлений о царящем вокруг хаосе и не признаёт ничьей созидательной силы, кроме своей. Но разум не может охватить всю картину разворачивающегося перед ним ценоза хотя бы потому, что скорость поступления информации о каждом элементе-особи меньше, чем скорость его изменения. В силу этого нельзя и предсказать его состояние в будущем, ведь неизвестно текущее состояние. Попыткам кибернетического управления ценоз немедленно противопоставляет свою изменчивость, на преодоление которой управляющему субъекту нужно будет тратить всё больше усилий.