Интегративные науки и системные исследования

Пути и формы синтеза современного научного знания весьма многообразны. В данной статье рассматривается лишь аспект синтеза знаний, непосредственно связанный с созданием и развитием наук интегративного типа, наподобие кибернетики, исследования операций, общей теории систем. Подобные науки не являются продуктом простого объединения нескольких традиционных наук, а строятся, как будет показано ниже, на принципиально новой основе.

1. К истории интеграции знания

На протяжении всей эволюции знания наука развивается в единстве процессов дифференциации и интеграции. Естественно, удельный вес и значимость этих процессов существенно изменялись на различных исторических этапах развития науки, определяясь и обусловливаясь взаимоотношением последней с общественно-производственной практикой, развитием техники, мировоззрением, религиозными и идеологическими институтами, а также, что весьма существенно, внутренней логикой развития самой науки.

Для мыслителей древности была характерна первоначальная, нерасчлененная целостность их воззрений. В натурфилософских по своему характеру построениях они пытались охватить и отобразить целостность, универсальную взаимосвязь природы (Упанишады древней Индии, «Логос» ранней античности, магические учения Востока и т. д.). Однако общественно-производственные потребности древнего общества с необходимостью привели к отпочкованию зарождавшихся наук из сферы единой аморфной натурфилософской преднауки. Эта плодотворная тенденция первоначальной дифференциации науки характерна уже для Греции античного периода. В работах Демокрита, Гиппократа, Аристотеля, Архимеда и многих других блестящих мыслителей античности начали оформляться зачатки таких наук, как механика, астрономия, математика, медицина, биология и т. д.^[1]

Одним из теоретических оснований дифференциации наук в античности, безусловно, явился аналитический характер мировоззрения, выразившийся в атомистическом учении о природе и познании. Вместе с тем атомистическое учение выполняло и интегративную функцию, представляя собой как бы сплав натурфилософского мировоззрения и зарождавшейся научной картины природы, основанной на базе эмпирических наблюдений.

Однако к началу новой эры в переживающем упадок эллинистическо-римском мире наметилась определенная потеря интереса к изучению природы.

Засилье схоластики существенно затормозило развитие науки и техники. Лишь в Новое время потребности развития техники создают прочные импульсы для формирования науки, способной стать теоретической основой производственных процессов. Широкое распространение и развитие получает рационализм, философия все более подчиняется целям науки. Для расцветающего Возрождения и Нового времени характерны здоровый методологический скепсис, антисхоластическая направленность и бурное развитие широкого спектра наук. Причем необходимо отметить, что развитие науки того времени протекало в единстве (пусть хотя бы и внешнем) аспектов дифференциации и интеграции знания. Б. М. Кедров, касаясь этой специфики развивающейся науки, справедливо отмечает, что «как только отдельные естественные науки стали отрываться от ранее единой натурфилософии, так из самого этого их отрыва стало рождаться стремление удержать их в некоторой общей системе»^[2].

Интеграция в науке Нового времени происходила под флагом идей энциклопедистов, которые хотя и подчеркивали связь между науками, но не могли выявить их взаимный переход, ограничивались их сопоставлением.

Для Нового времени весьма характерна и другая тенденция — попытки создания интегративных наук или даже единой интегративной науки (Лейбниц). Однако эти попытки не имели ощутимого успеха. Одной из причин этого следует, видимо, считать то, что авторам подобных интегративных наук не удавалось найти рационального подхода к самой интеграции. Как правило, подобная интеграция наук проводилась на механистических или виталистических принципах, например на основе попыток описания закономерностей и сущности различных форм движения материи в терминах и рамках некоторой конкретной формы движения, конкретной «базовой» науки, например физики. Так, Шарль Фурье в своей «Теории всеобщего единства» развивал концепцию о том, что единые законы движения господствуют в мире физическом, животном и социальном. Подобные теории были весьма распространены и основывались на обобщении теории Ньютона на животный мир и социальные процессы^[3]. Восторг от ньютоновской механики был столь велик, что ее приверженцы предпринимали упорные (хотя и безрезультатные) попытки распространить механические закономерности на все сферы действительности, — в этом смысле теория Ньютона возводилась в ранг единой интегративной науки^[4]. Идеи интеграции науки в духе механицизма господствовали и в XIX веке. Первая брешь в этих идеях была нанесена созданием теории электромагнетизма Д. К. Максвеллом. Эта теория воочию показала несводимость законов электромагнитных явлений к законам классической механики.

Главными причинами неудач подобных попыток следует считать, во-первых, то, что интеграция наук носила форму некритического обобщения какой-либо теории на весь мир: сказывалось отсутствие диалектического подхода к интеграции; а во-вторых — отсутствие социальной потребности в подобных интегративных науках. Внутри самой науки того времени интегративные тенденции лишь зарождались. В связи с этим уместно заметить, что уровень подобной интеграции в науке можно рассматривать как своеобразный индикатор ее зрелости, причем сама интеграция науки выступает как результат внутренних закономерностей ее развития. Помимо обреченных на неудачу попыток глобальной интеграции наук (например, сведение всего комплекса наук к ньютоновой механике) происходил и рациональный, весьма эффективный процесс локальной интеграции в недрах естественных наук. Примерами подобных форм интеграции в XIX веке могут служить: создание теории устойчивости движения, теории колебаний, теории автоматического регулирования; проникновение идей из области химии в область геологии, биологии и медицины.

Итак, формы интеграции наук, синтеза знания зависели как от потребностей производства и характера изучаемых объектов, так и от состояния самих наук и господствующего мировоззрения.

2. Интегративные отрасли и современная наука

Бурный процесс развития науки XX века, стремительное возрастание роли науки в жизни и прогрессе общества, усиление ее дифференциации и специализации, резкое возрастание сложности и многообразия практических проблем и задач, связанных с оперированием объектами, носящими характер сложных и сверхсложных систем, наконец, лавинообразный рост публикаций, число которых удваивается каждые 15 лет, — все это привело к тому, что интеграция наук на современном этапе развития стала остро необходимой. На авансцену научных исследований (в биологии, инженерной психологии, экономике, социологии, физике и т. д.) выступили весьма необычные, с точки зрения классического естествознания, объекты, зачастую включающие в себя и машины и коллективы людей, перенасыщенные внутренними и внешними связями. Эти объекты получили название сложных динамических систем. Подобные объекты весьма затруднительно, а зачастую и невозможно, исследовать методами традиционных наук. В. В. Налимов^[5] приводит интересные факты из истории безрезультатных попыток применить традиционные физические и химические методы к исследованию такой сложной динамической системы, как процесс эмиссионного спектрального анализа. Подобная ситуация характерна для самых различных наук. Причем в случае с эмиссионным спектральным анализом вполне определенны элементарные процессы, входящие в структуру системы. Ситуация еще более осложняется, когда структура и эти элементарные процессы (элементы системы) неизвестны или не вполне известны. Подобная ситуация весьма характерна при изучении сложных динамических систем. Еще более усложняется положение, когда объекты исследования включают в себя людей или их коллективы.

Описанная выше ситуация породила объективную необходимость построения интегративных наук принципиально нового типа.

Существо современного процесса интеграции наук можно интерпретировать как выявление общих закономерностей для некоторого класса явлений на достаточно высоком (междисциплинарном) уровне их абстрагирования. Именно это и позволяет строить абстрактные теории, в одинаковой степени справедливые для достаточно широкого круга наук, для процессов практически любой материальной природы, независимо от того, протекают ли они в обществе, живом организме или машине. Это направление синтеза современного научного знания органически связано с центральной идеей марксистской философии о единстве материального мира и является ее конкретным проявлением. «Единство природы, — писал В. И. Ленин,— обнаруживается в „поразительной аналогичности» дифференциальных уравнений, относящихся к разным областям явлений»^[6].

В основе обобщений и построения современных интегративных наук лежит идентичность не материальной природы объектов, а сходство структуры их внутреннего функционирования и внешнего поведения, которая определяет и сходство по ряду свойств^[7]. Эта структура представляет собой изоморфный признак, инвариантный к разнообразию материальной природы носителей различных процессов, явлений. Он характеризует вполне определенный, но частный аспект функционирования любых реальных объектов, например управление, принятие решения, адаптацию, самовоспроизведение, обучение, связь и т. д. Так, если мы изучаем процесс принятия решения, то нам безразлично, кто его предпринимает — политический руководитель, военачальник, инженер или врач. Мы прекрасно понимаем специфичность принятия решения в конкретной сфере практики, однако нас интересуют не различия, а именно общее — единые закономерности принятия решения. Нас интересует абстрактная теория принятия решения вообще, ее принципы, особенности и закономерности.

Следует обратить особое внимание на то, что часто рассматриваются достаточно сложные процессы функционирования, которые могут включать в себя ряд более простых. Например, такой процесс функционирования, как жизнь, включает в себя целый комплекс элементарных аспектов функционирования, описывающих жизнь как в земных, так и в иных материальных условиях^[8].

Специфической особенностью интегративных наук является их органичная взаимосвязанность, их пересечения. Так, управление, естественно, включает принятие решений, связь, адаптацию; принятие решений включает прогнозирование и т. д. Подобная ситуация, однако, отнюдь не мешает рассмотрению каждого из этих процессов в рамках самостоятельных теорий.

Классификация интегративных наук на основе общности строения и функционирования объектов представляется нам наиболее целесообразной и естественной, тем более что уже существующие интегративные теории возникли и развиваются именно на этой основе. Интересно заметить, что подобные тенденции интеграции знаний можно проследить в ряде традиционных наук. Так, классическая механика в указанном смысле является некоей интегральной наукой. Она описывает механическое движение как определенный аспект функционирования физической частицы, бегущего человека, автомобиля, планеты и т. д. Правда, механическое движение как аспект функционирования, общий для объектов различной природы, представляет для немеханических форм движения элементарную и «побочную», а не главную, специфическую сторону. Здесь механика выступает как частная интегративная теория именно в смысле вышеописанных принципов, а не в аспекте известных претензий механицизма. Аналогичная ситуация характерна и для ряда других естественнонаучных теорий (теория колебаний, теория автоматического регулирования и др.).

Следует отметить определенную специфичность классификации наук по аспектам функционирования. Нам представляется необходимым рассматривать подобную классификацию как дополнительную по отношению к известной классификации наук по соответствующим формам движения, разработанной Ф. Энгельсом^[9]. При этом некоторая частная интегративная наука выделяется на основе своего предмета изучения, соответствующего частному аспекту функционирования, а общая интегративная наука в абстрактной форме охватывает все или, по крайней мере, достаточно широкий класс аспектов функционирования, которые имеют место в реально существующих явлениях и процессах. Подобная абстрактная интегративная наука должна, по-видимому, представлять то, что принято называть общей теорией систем. Наиболее общей, абстрактной и формализованной наукой является математика в целом. Но она занимает особое место в процессе интеграции знаний и соответственно — наук.

Весьма общей современной интегративной наукой явилась кибернетика — наука о закономерностях, присущих любым процессам управления независимо от того, протекают ли они в живой природе, машине или обществе. Н. Винер^[10] сумел абстрагироваться от особенностей реальных процессов управления, от многогранности форм их проявления и заложить основы интегративной дисциплины об управлении, содержание которой инвариантно к многообразию материальной природы систем управления. Весьма успешно им была решена и проблема выбора инструмента абстрагирования, что сыграло важную роль в утверждении кибернетики как науки. Информационное описание процесса управления и явилось таким инструментом, который позволил создать первую действенную интегративную науку, завоевавшую широкое признание. Именно введение понятия информации сыграло исключительно важную роль: информация была удачно использована для абстрактного описания любых процессов управления и управляющих систем. Понятие информации оказалось эффективным инструментом абстрагирования, которым с успехом пользуются и в других теориях, например в структурной лингвистике при анализе текстов и их дешифровке, в инженерной психологии.

Примерно в одно время с кибернетикой возникла (но завоевала права гражданства несколько позже) другая важнейшая интегративная наука — исследование операций^[11]. Ее предметом стал наиболее распространенный в практической деятельности человека процесс — принятие решений. В настоящее время исследование операций во всем мире и в нашей стране завоевало широкую популярность. В исследовании операций в качестве инструмента абстрагирования и интеграции используется понятие «операция» — любое целенаправленное действие. Интегративная роль теории исследования операций состоит в объединении разных видов действий, изучаемых различными науками, в целостную систему операций, подчиненных общей цели.

В последнее время стали интенсивно возникать и другие частные интегративные теории, описывающие другие аспекты функционирования, — прогностика, теория организации, абстрактные теории адаптации, обучения и другие.

Подход, основанный на изоморфизме или более ослабление — изотипности функционирования систем, не является единственно возможным при построении интегративных наук и общей теории систем. Имеется ряд других подходов, использующих иные изоморфные признаки. Не имея возможности останавливаться на всех вариантах, рассмотрим один, интенсивно развиваемый в последнее время. В основе этого подхода лежит такой изоморфный признак, как уровень неопределенности моделей, описывающих функционирование систем. Здесь следует учитывать, что имеются три основные градации неопределенности: жесткая детерминированность, когда все параметры и отношения определенны; стохастичность, когда имеется неопределенность, но для нее известны законы распределения вероятностей, т. е. имеет место «стохастическая определенность», и, наконец, индетерминированность, когда имеет место неопределенность, но для нее не установлены законы распределения вероятностей, а в лучшем случае известны лишь границы неопределенности. Тогда на основе уровня неопределенности как изоморфного признака возможно построить три частные интегративные теории: теорию детерминированных систем, теорию стохастических систем и теорию так называемых индетерминированных систем.

Весьма значительна роль математики в современном процессе синтеза знаний при построении как частных интегративных теорий, так и более общей интегративной теории — теории систем. Во всех частных интегративных теориях (кибернетика, исследование операций, прогностика и т. д. основным языком является язык математики. Проникновение математического языка в интегративные пауки вполне естественно, ибо он в наибольшей степени соответствует духу синтетизма, междисциплинарности.

Однако нередко при построении интегративных теорий имеет место чрезмерное увлечение математическим формализмом. Это, естественно, сужает круг специалистов, которые могли бы воспользоваться данной теорией и критически ее оценить, что, в свою очередь, противоречит идее синтетизма и междисциплинарности. Видимо, как реакцию на это следует рассматривать появление ряда работ в области интегративных теорий, ограничивающих применение математического языка в угоду концептуальной широте^[12]. Весьма знаменательно также, что эти же соображения побудили организаторов очередного, V Международного конгресса по автоматическому управлению (Париж, 1972 год) провести конгресс под девизом «Теория перед лицом практики» и потребовать от докладчиков ответа на вопрос: «Какова будет точно суть Вашего сообщения, кратко описанная простыми словами, не прибегая ни к какому математическому приему, не используя никакой специализированной терминологии..?»^[13]. Это означает, что необходимо разумное сочетание математического языка, чрезвычайно специализированного и ясного вербального, содержательного описания.

С другой стороны, сама математика вырабатывает достаточно общие методы, которые эффективно используются в интегративных науках. Будучи сама древнейшей интегративной дисциплиной, математика органически вошла в интегративные науки как их рабочий аппарат и как концептуальная система. Так, например, широко известный в теории приближения функций минимаксный принцип П. Л. Чебышева стал весьма распространенной концепцией принятия решения в исследовании операций и теории игр. Известный в математике чисто количественный принцип экстраполяции функций и временных рядов стал основной рабочей концепцией прогностики и некоторых экономических теорий.

Нам представляется, что в процессе построения как общей теории систем, так и высокоформализованных более частных интегративных (системных) теорий необходимо, кроме указанного выше принципа инвариантности, использовать весь комплекс эвристических принципов, таких, как принцип соответствия, принципы создания объединительных теорий, принцип перманентности, простоты и другие^[14]. Остановимся на принципе перманентности (принципе сохранения формальных законов), введенном в науку Г. Ганкелем^[15]. Этот принцип на первых порах рассматривался лишь как принцип, описывающий инвариантность некоторых абстрактных свойств математических формул при расширении предметной области знаний. Однако в дальнейшем обобщении он был несколько видоизменен применительно к формальной стороне математических теорий; его смысл заключается в том, что «закономерностью сохранения некоторых общих свойств обладают и некоторые серии теорий, связанные между собой последовательным рядом взаимных вхождений»^[16]. Этот принцип оказался весьма плодотворным в применении к математическим теориям, укладывающимся в перманентный ряд. Причем важно, что, исходя из этого принципа, можно довольно часто произвести процедуру свертывания всего перманентного ряда теорий, которая и выступает как единый общий метод построения абстрактных, интегративных теорий.

Построение интегративных наук типа кибернетики, исследования операций и т. д. следует рассматривать как дальнейшее развитие тенденции к математизации и формализации знаний. Поэтому приложимость принципа перманентности представляется не только корректной, но и необходимой, тем более что ряд частных интегративных теорий сводится к единой интегративной теории — общей теории систем. В этой связи следует иметь в виду, что в «системном движении» сейчас центральная проблема связана с выбором рационального пути создания общей теории систем и ее методологическим обоснованием.

Широкое проникновение математики в интегральные теории не могло не вызвать и в самой математике весьма существенных изменений. Некоторые разделы математики под влиянием потребностей интегративных наук получили широкое развитие и качественное видоизменение. Так, например, теория алгорифмов под влиянием кибернетики из довольно узкого раздела сугубо математического характера превратилась в весьма развитую математическую теорию, широко используемую специалистами самых различных областей, занимающихся проблемами управления. Аналогичное положение сложилось и в области экстремальной теории. Под влиянием задач принятия решения, исследования операций на смену классической экстремальной теории пришла развитая современная теория поиска экстремума функционалов при ограничениях, получившая название математического программирования и включающая ряд новых эффективных методов, таких, как линейное, нелинейное, динамическое и стохастическое программирование, принцип максимума Л. С. Понтрягина и др.

Важно отметить, что происходит интенсивное развитие качественных аспектов математических теорий. И уже есть веские основания говорить о современной математике как о теории формальных знаковых структур как количественного, так и качественного характера.

Интегративные тенденции в современной науке не только стимулируют интенсивное развитие и качественные изменения в математике, они также вносят в нее дух интегративности, позволяющий преодолеть узость математических специализаций и строить па единой методологической платформе здание современной математической науки.

3. Теория систем и вопросы синтеза знания и интеграции наук

В качестве основных причин, вызвавших появление общей интегративной дисциплины — общей теории систем, — ее создатели обычно выделяют две причины: во- первых, непригодность методологии механицизма и, во- вторых, чрезмерная специализация в науке, а отсюда и «информационная отчужденность» ученых, наличие языковых барьеров между ними, «глухота специализации». Общая теория систем призвана преодолеть механицизм и, по первоначальному замыслу ее авторов (Л. Берталанфи, А. Рапопорта и др.), выполнять следующие две функции, или два требования. С одной стороны, она должна стать средством теоретического анализа любых объектов как систем, неявно претендуя на статус теории предельной аналитической (а не собирательной) общности. Последнее означает, что теория должна раскрыть свойства, присущие всем разнородным по их организации системам^[17]. С другой стороны, эта теория должна иметь логически достаточно формализованный и, что особенно подчеркивается, структурно-математический характер, т. е. иметь свой математический аппарат.

Всеобщность в плане методологического подхода к исследованию любых разнородных объектов как систем^[18] присуща диалектико-материалистической философии, поскольку в нее входят категории системы, структуры, организации, сложности, части и целого и др. Однако марксистская философия не претендует на роль средства теоретического анализа конкретных системных объектов, ибо такое вмешательство было бы воскрешением старой натурфилософии. Поэтому философия не может реализовать второе требование. Это объясняется самой природой общефилософских категорий, которые обладают статусом предельной аналитической общности (всеобщности), распространяясь на области неживой и живой природы, общественной жизни и познания. Эти категории и законы фиксируют лишь всеобщие типы связей и отношений, всеобщие атрибутивные свойства вещей; но эти категории и законы в силу качественной всеобщности отвлечены от специфики объектов, не содержат сведений о специфических структурах и свойствах вещей того или иного класса. Специфические структуры и свойства вещей той или иной предметной области в принципе могут отображаться и фактически отображаются посредством специально-научных понятий и законов, характеризующихся ограниченной качественной общностью, а не всеобщностью^[19]. Указанный «разрыв» между философским знанием, не содержащим сведений о конкретных структурах объектов, с одной стороны, и специально-научным знанием, отображающим эти структуры, — с другой, лежит, на наш взгляд, в основе потребности в такой интегративной дисциплине, как общая теория систем.

Чтобы уяснить, как устраняется этот «разрыв», как совершается стыковка философской методологии с научными теориями посредством общей теории систем, рассмотрим основные понятия и сущность системно-структурного подхода, ведущие направления и варианты построения теории систем.

Понятия «система», «структура» и «организация» составляют фундамент системно-структурного подхода, определяя его абстрактный и универсальный характер. Любой познаваемый объект может стать предметом исследования ряда наук, дающих его различные теоретические «срезы», которые могут быть представлены как соответствующие системы и подсистемы.

Система есть множество упорядоченных и связанных между собой элементов, обладающих единством, которое проявляется в общей для всего множества функции, в относительной автономности его поведения.

Выбранный предмет исследования может быть представлен как система различными способами в зависимости от того, что берется в качестве элементов системы. Элементами систем могут быть: вещи (например, атомы и молекулы как элементы кристалла); свойства (давление, объем, температура, энтропия как элементы термодинамической системы); внутренние и внешние связи (например, силовые взаимодействия, описываемые с помощью энергии, импульса, момента импульса и др.); отношения (пространственные, временные, кинематические, тождества и различия, эквивалентности, функциональные зависимости и др.); состояния в виде значений переменных в данный момент времени, представляющие элементы системы поведения; этапы, циклы и состояния как элементы того или иного процесса функционирования или генезиса. Эти виды элементов находятся в соответствующих системообразующих связях и отношениях.

Системы по характеру их единства можно разделить на два крайних типа: агрегативные (суммативные) и органично-целостные системы; между ними существует градация систем по степени их внутреннего единства. Но на каждом структурном уровне организации материи существуют как целостные системы, включающие в себя агрегативные подсистемы, так и агрегативные системы, имеющие в своем составе целостные подсистемы.

По степени разнообразия элементов, связей и их числу системы имеют градацию, начиная от простых до сложных и сверхсложных систем. Если классическая физика, по словам А. Рапопорта^[20], описывала организованные и вместе с тем простые системы, в которых «известные законы действуют, как правило, аддитивно, независимо», и беспорядочные (точнее, слабо упорядоченные) сложные системы, как, например, совокупности молекул жидкости в сосуде, то изучение сложно организованных систем составляет особую задачу, предполагающую специальные методы исследования. Особый интерес и значение представляет класс сложных и вместе с тем органично-целостных и высокоорганизованных систем (биологические, общественные, в частности кибернетические системы в технике).

Описание, объяснение, расчет и предсказание поведения любой системы возможны с помощью знаний о таких ее характеристиках, как «структура» и «организация», которые в познавательном отношении находятся на более высоком уровне абстракции, чем понятия «система» и «элемент системы». При определении элементов системы мы отвлекаемся от их строения, считая их неделимыми в пределах данной системы; при переходе к элементам структуры мы отвлекаемся не только от их строения, но и от их эмпирических свойств, указывающих на ту или иную предметную область. Аналогично существует отличие связей элементов системы, которые несут в себе печать данной предметной области, от отношений элементов структуры, абстрагированных от конкретной предметной области. В результате такого уровня отвлечения элементы и связи системы, выступая абстрактными различимыми единицами, обозначаемыми соответствующими знаками, приобретают статус элементов и отношений структуры.

При переходе к структурному описанию систем главный акцент делается не на способе связей (как обычно неточно указывается в определениях структуры), а на особом типе отношений между элементами структуры — на упорядоченности элементов по тем или иным отношениям (пространственным, временным, динамическим, сходства, генезиса и т. п.), обладающим определенными свойствами. Понятие упорядоченности в общесистемном смысле включает в себя не только теоретико-множественное понятие порядка (отношения «больше — меньше», «следует за» и др.) и логического следования, но и такие более общие математические понятия, как «композиция элементов», «функциональная зависимость» и ее обобщения в виде понятий о преобразованиях и отображениях.

Отношения упорядоченности могут быть устойчивыми, сохраняющимися и неустойчивыми, изменяющимися. Учитывая сказанное, структуру следует определить как вид или закон композиции (упорядоченности) элементов, сохраняющийся (инвариантный) относительно вполне определенных изменений, преобразований. Для научного познания наиболее важны структуры тех или иных классов объектов, выражаемые в виде законов посредством уравнений, графиков, таблиц, графов и других математических средств. Структуры системных объектов могут иметь статический характер (анатомическое строение организма) , динамический характер (структуры внутреннего функционирования и внешнего поведения систем) и, наконец, генетический характер (структуры развивающегося системного объекта). Нельзя, по нашему мнению, сужать понятие структуры, когда в него не включают характеристики развития, а иногда и функционирования, поведения систем. Правда, теория, которая с помощью структур генезиса адекватно описывала бы развивающиеся системы, еще не создана. Имеются лишь отдельные случаи применения математических гомологических структур к решению некоторых задач такого типа.

Понятие структуры может относиться не только к устойчивой упорядоченности, присущей классу системных объектов, но и к устойчивой упорядоченности, имеющей уникальный характер. Такие «уникальные структуры» могут описывать либо уникальные объекты (город Москва, река Волга, определенное лицо), либо индивидуальные состояния объектов. При этом в качестве преобразований, относительно которых структуры инвариантны, являются для уникальных объектов — их состояния в различные моменты времени (например, конфигурация лица данного индивида в разные моменты его жизни); для индивидуальных состояний — различные «мгновенные снимки», проекции этого индивидуального состояния на другие объекты. Подобные проекции представляют собой результаты взаимодействий носителя этого состояния с другими объектами.

Понятие организации кроме понятия структуры включает в себя и изменяющиеся отношения порядка. «Целесообразно различать, — пишет И. Клир, — постоянную и переменную части в организации системы. Назовем постоянную часть организации структурой системы, а переменную часть — программой системы»^[21].

Благодаря абстракциям, лежащим в основе понятий структуры и организации, возможно единым унифицированным способом описывать качественно разнообразные объекты действительности как разнородные системы, отличающиеся типом организации, структуры. Такое унифицированное структурное представление любых объектов обеспечивает эффективное применение языка и аппарата математики в теории систем. Абстрактные модели структур сложных системных объектов наиболее адекватно выражаются посредством сочетания нескольких математических структур (в смысле Н. Бурбаки^[22]) в одной модели. Так, «операционные модели» в теории исследования операций выражаются, как правило, с помощью сочетания различных математических структур (методов), относящихся к разным разделам математики — к области математического программирования, математической статистики, теории игр и т. п.

Органическая связь между понятиями системы и структуры, с одной стороны, и математическими структурами (методами) — с другой, позволяет, на наш взгляд, в таком виде сформулировать сущность системно-структурного подхода применительно к простым и сложным системам, к материальным или идеальным объектам: все особенности, все свойства изучаемых объектов как систем соотносительны с их организацией, структурой соответствующего уровня. Поэтому все свойства систем математически в принципе могут быть выражены в виде функций, аргументами которых служат соответствующие структуры систем. Так, знание зависимости макроскопических свойств тел от их атомной структуры позволяет предсказывать поведение тел в различных условиях, создавать тела, вещества и их состояния с заранее заданными свойствами.

Нередко против универсальности структурного описания объектов выдвигают тезис о том, что их субстратные различия невыразимы на структурно-математическом языке. Рассмотрим две системы с одинаковой структурой, но отличающиеся материальной природой своих элементов. Их субстратное различие можно выразить на структурном языке, если исходные элементы сравниваемых систем представить, как системы более глубокого уровня, которые будут отличаться по своей структуре. Отличие субстратного от структурного подхода к объектам заключается в том, что указание на субстратные различия есть лишь фиксация эмпирических различий, что на языке структурного подхода означает: полное описание субстратных различий двух объектов достигается лишь благодаря описанию огромного (практически бесконечного) числа разных видов и уровней структур, существующих вследствие неисчерпаемости природы в «большом» и в «малом». Поэтому, во-первых, в силу корреляции субстратных и структурных различий объектов эти различия не должны противопоставляться друг другу. Во-вторых, при решении различных задач необходимо анализировать различное число видов структур и уровней объектов. В большинстве случаев число уровней микроанализа не превышает трех. Например, для объяснения и расчета устойчивости элементарных биологических реакций достаточно учесть биохимический и квантово-химический уровни анализа живой ткани. Эти положения делают очевидным бесплодность споров между представителями субстратного и структурно-математического направлений в биологии, медицине, социологии, психологии.

Эффективность системно-структурных построений зависит от оптимального уровня их общности и абстрактности. На это обращают внимание специалисты по общей теории систем. Так, М. Месарович пишет: «Ясно, что чем более абстрактно некоторое высказывание, тем на более широкий круг объектов оно распространяется, но одновременно тем меньше несет оно информации относительно поведения любой конкретной системы… Поэтому наибольшую трудность при построении любой общей теории представляет выбор нужного уровня общности или абстрагирования»^[23]. Аналогичную мысль об оптимальном уровне общности высказывает К. Боулдинг^[24].

То обстоятельство, что необходимо ограничить степень общности и абстрактности понятий и теоретических построений, на наш взгляд, выражает собой то, что эффективность обобщения зависит от степени разнородности обобщаемых областей явлений. Так, если более существенны различия между обобщаемыми областями явлений, а тождественные признаки относятся к несущественным, то такие обобщения мало значимы. Структуры таких обобщений неэффективны, поскольку они не схватывают специфику и тем более существенные моменты обобщаемых явлений, и из них нельзя вывести более частные структуры путем наложения ограничений (эмпирических или дедуктивных). Наоборот, эффективные структуры, обобщенные по существенным для данной предметной области признакам, обладают такими возможностями. Так, из принципа наименьшего действия (принципа Гамильтона) и соответствующих уравнений можно вывести путем наложений ограничений (подсказанных опытом) основные законы классической механики и тем самым построить аналитическую механику.

Однако определение существенности аналогий и несущественности различий между обобщаемыми областями явлений не относится к компетенции самой теории систем. Это — прерогатива специальных наук, имеющих свою экспериментальную базу.

Теории об основных структурных уровнях организации в неживой, живой природе и обществе создаются физикой, биологией и обществознанием. Такие обобщающие концепции (теории), с одной стороны, сделают возможным эффективное применение в науках существующих математических моделей теории систем, а с другой (и это главное), — разработку новых математических моделей теории систем.

Разработка концепции основных структурных уровней материи позволит более тесно связать теорию систем со специальными науками. В свою очередь, объединение теории систем с концепцией основных структурных уровней природы и общества составит, по нашему мнению, ядро современной научной картины мира.

Рассмотрим некоторые типичные варианты теории систем и их научный статус.

Людвиг фон Берталанфи в 50-е годы предложил такой вариант общей теории систем, который претендовал на предельную общность, на охват весьма разнородных систем и вместе с тем на то, чтобы быть оформленным математически. Но подобный вариант теории систем представлял собой лишь изложение на качественном языке наиболее общих принципов, которые по своей познавательной функции имеют скорее логико-гносеологический, чем онтологический статус. Такая теория систем, будучи несомненно интегративной теорией, не может претендовать на роль содержательной специально-научной теории, поскольку в ней не содержится сведений о специфических свойствах, сторонах систем той или иной предметной области.

Л. Берталанфи и его сторонники пытались построить общую теорию систем на основе выявления аналитически общих признаков, изоморфных для разнородных классов систем. Такой вариант общей теории систем был бы (что и соответствует их стремлению) фрагментом философской методологии, конкретизированной с помощью категорий системы, структуры, организации и др. Недаром А. Рапопорт, имея в виду «свойства, присущие всем системам», писал, что «общая теория систем — это мировоззрение или методология, а не теория в том смысле, который придается этому термину в науке»^[25].

Общая теория систем — интегративная и междисциплинарная теория. Но она может претендовать не на роль мировоззрения-и всеобщей методологии, а на частно-методологическую функцию, на роль промежуточного звена между всеобщей методологией и специальными науками, с одной стороны, между математикой и специальными науками — с другой. Разные варианты построения общей теории систем в различной степени отвечают этой функции. Но есть, как увидим ниже, и такие, которые в наибольшей мере отвечают назначению быть такого рода промежуточной и интегративной дисциплиной.

Для того чтобы системные исследования имели статус специально-научного направления и тем самым могли быть эффективно математизированы, необходимо строить не абстрактные модели «систем вообще», а системы ограниченной степени общности. Но тогда общая теория систем будет представлять собой собрание моделей систем различных классов. Иными словами, она по своему научному статусу будет не аналитически общей, а собирательно общей теорией, превратившись в набор, объединение абстрактных математических моделей поведения различных классов реально существующих систем и способов их описания. В этом случае главной целью исследования будет выявление основных характеристик поведения абстрактных систем. В зарубежной литературе такой путь построения общей теории систем предложен М. Месаровичем^[26]. Так понятые системные исследования способны «схватить» характерные черты реальных систем и потому служить связующим звеном между философской методологией, с одной стороны, и специально научными дисциплинами — с другой. По своему формальному аппарату общая теория систем расположена «между крайне абстрактными построениями чистой математики и конкретными теориями специальных дисциплин»^[27].

Интерпретация общей теории систем как собрания абстрактно-математических моделей является важным инструментом системного анализа реальных объектов. «Чтобы анализировать системы, ученый должен знать модели, которые можно использовать в качестве вспомогательного средства для анализа, а также знать ограниченности этих моделей»^[28]. В этом заключается, по мысли сторонников этого варианта, первая задача теории систем. Вторая задача состоит в синтезе или проектировании систем с заранее заданными свойствами. Третья задача — в разработке математических критериев и методов для оценки систем по таким показателям, как их относительная сложность, организованность, информационная емкость и т. д. и т. п. Анализ реальных систем осуществляется путем предварительного „перевода» их существенных характеристик на язык системного анализа. Так, для биологических систем при их структурном описании должны быть введены кроме информационного фактора (параметра) такие параметры, как время, отбор, ауторепродукция; процесс генезиса должен описываться с помощью специальных средств — генетических структур.

Итак, в отличие от первого варианта, настаивающего на выявлении изоморфизмов между качественно различными системами, во втором варианте проводится идея о необходимости дедуктивного построения моделей систем на основе некоторых общих принципов. Один из вариантов дедуктивного построения общей теории систем предложен Эшби. Он заключается в том, чтобы разработать принципиально возможные модели впрок с последующим ограничением их применимости. Такая теория систем, согласно Эшби, позволяет производить допустимые упрощения научных знаний без потери специфики объектов. При исследовании сложных и сверхсложных систем это упрощение должно основываться на специально разрабатываемых принципах и методах упрощения. Теория систем, по У. Росс Эшби, должна «по сути дела представлять собой науку упрощения», «а в будущем теоретик систем должен стать экспертом по упрощению»^[29].

Другой оригинальный вариант дедуктивного построения общей теории систем разрабатывается под руководством А. И. Уемова^[30]. Переход от общего понятия системы к систематическому исследованию различных классов систем осуществляется с помощью введения так называемых системных параметров^[31], лежащих в основании деления объема понятия «система» на классы. Формальный логический анализ систем имеет «практически неограниченную сферу применимости»; его важнейшей задачей является определение связей между системными параметрами, выступающих как теоретико-системные закономерности. Выявление связей системных параметров позволяет вскрыть наиболее общие условия оптимизации любых систем по их надежности, эффективности и упрощению структуры^[32]. Особенностью этого варианта теории систем является то обстоятельство, что исследование общесистемных закономерностей служит лишь предварительным формальным средством анализа разновидностей реально существующих систем. Методы формального анализа систем способны выразить специфику той или иной системы с точностью до формальных признаков (общесистемных параметров), но не в состоянии «схватить» структуру системы той или иной предметной области с точностью до отношения существенных параметров. Этого недостатка лишен еще один вариант дедуктивного построения общей теории систем — аксиоматическая теория систем, предложенная Ю. А. Урманцевым^[33].

Особенностью этого варианта является синтез двух, на первый взгляд несовместимых требований, а именно всеобщности и в то же время конкретности и эффективности анализа систем того или иного класса. Исходя из пяти предпосылок и их диалектико-материалистического понимания, Ю. А. Урманцев дает предельно общее, но в то же время богатое определение системы, включающее в себя иные определения как частные случаи^[34]. От этого всеобщего определения системы возможно с помощью наложения ограничений переходить к разнообразным системам, существующим в тех или иных областях действительности. За счет чего автору удалось осуществить в данном варианте теории систем переход от всеобщего к отдельному?

Эффективность этого варианта теории систем основывается на том, что он строится на базе таких универсальных и фундаментальных свойств действительности, как свойства симметрии и асимметрии, которые выражают собой принципы материального единства мира, его несотворимости и неуничтожимости в виде структурного единства мира (его системности и гармонии) и в виде сохранения его структурных свойств.

Учение о симметрии имеет вид иерархической разветвленной системы, раскрывающей в абстрактной форме структурную гармонию и единство мира, начиная от наиболее общих свойств симметрии до более частных ее разновидностей. Благодаря этому набор структурных моделей общей теории систем приобретает вид стройной, упорядоченной классификационной системы. От особенностей организации системных объектов зависят их эмпирические свойства. Поэтому знание особенностей симметрии и асимметрии в структурах тех или иных классов объектов позволяет предсказывать их свойства на основе системно-симметрического анализа объектов.

Итак, вариант общей теории систем, предложенный Ю. А. Урманцевым, является, на наш взгляд, наиболее удачным и перспективным по следующим причинам. Во- первых, в нем сочетается единство всеобщности (применимость к анализу систем любых предметных областей) и отдельного (эффективность в анализе той или иной конкретной области); во-вторых, в нем осуществлено единство объективного («онтологического») и гносеологического, а также единство содержательного аспекта анализа системных объектов и формального аспекта, поскольку математический аппарат симметрии становится языком для такого анализа; в-третьих, в нем реализовано единство концептуального качественного анализа с математическим структурно-симметрииным анализом системных объектов. Все эти особенности в их единстве обеспечивают этому варианту общей теории систем способность быть эффективным средством объяснения и предсказания свойств объектов, а также выдвижения новых проблем. Данная оценка этого варианта теории систем хорошо подтверждается циклом работ Ю. А. Урманцева по биосимметрии за последние пять лет.

Особым направлением системных исследований следует считать изучение процедур познавательной деятельности, направленной на анализ и синтез сложных и сверхсложных систем. Это направление имеет уровень мета- теоретических исследований и уровень логико-методологических исследований; при этом специальные теории систем и сам процесс познания систем разных областей действительности выступают как особый предмет изучения.

Существует точка зрения, что общая теория систем по своему научному статусу есть не теория системных объектов разнообразных областей; она возможна лишь в качестве метатеории системных исследований^[35]. Главным аргументом в пользу метатеоретического статуса общей теории систем оказывается тезис о том, что на уровне всеобщности над теорией систем будет витать «призрак тривиальности»^[36]. Действительно, такая опасность имеется; но ее можно избежать посредством такой теории, которая способна охватить весь спектр структурной общности систем — от всеобщности до общности отдельных классов систем. Такая общая теория систем оказывается возможна (как мы видели выше) на базе идей симметрии.

Подводя итоги рассмотрению некоторых методологических вопросов, относящихся к роли теории систем в синтезе знаний и интеграции наук, сформулируем некоторые положения.

Рассмотренные варианты теории систем показывают, что их концептуальный аппарат имеет не общеметодологическую, а специально-методологическую функцию по отношению к частным наукам и их специальным системным теориям. С помощью концептуального аппарата теории систем любые познаваемые объекты можно представить как системы определенного типа, класса организации и выразить их с помощью формального языка теории систем. Л это облегчает выбор и применение существующих математических методов к описанию этих объектов и к решению соответствующих задач; это позволяет также разрабатывать новые математические методы, соответствующие тем или иным типам систем. Иными словами, концептуальный системный анализ служит важным предварительным условием математизации современных знаний.

Специально-методологическая функция общей теории систем выступает и при разработке концепций основных структурных уровней материи^[37], при формировании современной научной картины мира.

С изучением самих специальных системных теорий, относящихся к разнообразным предметным областям, связано метатеоретическое направление системных исследований, которое непосредственно контактирует с логико-гносеологическими исследованиями научных знаний, теорий, путей их построения, проверки и т. д.

Наконец, научный аппарат различных вариантов общей теории систем является средством связи философской (всеобщей) методологии со специальными науками. Эта связь достигается различными путями, в частности благодаря высокому уровню общности теории систем, благодаря наличию идентичных, но приспособленных для решения разных задач, категорий, таких, как система, структура, организация, развитие, часть и целое, сложность, единство, целостность и т. д. Одним из средств, облегчающих контакты философии со специальными науками, т. е. реализацию общеметодологической функции философии, является осмысление философских категорий и законов в аспекте системно-структурного подхода к миру и его познанию (см. работы О. С. Зелькиной, В. И. Свидерского, А. И. Уемова, В. С. Тюхтина и др.).

От того, какая философская методология лежит в основе той или иной теории систем, зависит ее познавательная ценность. Например, «Капитал» К. Маркса является образцом системного анализа капиталистического общества на базе диалектико-материалистической методологии.

Общая теория систем, базирующаяся на марксистской философии и обобщающая конкретно-научные данные, научна и диалектична по своему содержанию. В исследованиях сложных и высокоорганизованных систем ярко выражена диалектика части и целого, элементов и структуры, структуры и функции, взаимозависимости и автономности подсистем, централизации и децентрализации высокоорганизованной системы и т. д. Поэтому теория систем, построенная на научной основе, служит одним из средств применения материалистической диалектики в специальнонаучных исследованиях.

М. Д. Ахундов, В. И. Борисов, В. С. Тюхтин

Основы некоторых наук были заложены много раньше в представлениях древних вавилонян, египтян и др. ↑
См.: «Противоречия в развитии естествознания». М., 1959, стр. 85. ↑
См.: Ш. Фурье. Теория четырех движений и всеобщих судеб, т. 1. М., 1938, стр. 43. ↑
См.: А. Эйнштейн, Л. Инфельд. Эволюция физики. М., 1965, стр. 49. ↑
См.: В. В. Налимов. Теория эксперимента. М., 1971, стр. 8—9. ↑
В. И. Ленин. Полное собрание сочинений, т. 18, стр. 306. ↑
Анализируя выше разбираемую проблему на основе категорий «вещь», «свойство» и «отношение», А. И. Уемов делает вывод о том, что «в противовес наукам, изучающим вещи независимо от того, какие свойства и отношения обнаруживаются у этих вещей, науки нового типа изучают свойства и отношения независимо от вещей, в которых они существуют». — «Вопросы философии», 1961, № 8, стр. 73—74. ↑
См., например: А. Н. Колмогоров. Жизнь и мышление как особые формы существования материи. — «О сущности жизни». М., 1964. ↑
См.: К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 20, стр. 558—610. ↑
Н. Винер. Кибернетика или управление и связь в животном и машине. М., 1958. ↑
См.: Ф. М. Морз, Д. К. Кембелл. Методы исследования операций. М., 1956; У. Черчмен, Р. Акоф, Л. Арнофф. Введение в исследование операций. М., 1968. ↑
См., например: Г. Греневский. Кибернетика без математики. М., 1964. ↑
«Первое информационное сообщение о V Мировом конгрессе Международной федерации по автоматическому управлению (ИФАК)». Париж, 1971. ↑
См. в данной книге статью Е. А. Мамчур и С. В. Илларионова. ↑
Н. Hankel. Theorie der complexen Zahlensysteme. Leipzig, 1867. ↑
См.: С. Б. Крымский. Принцип перманентности и вопросы эвристики научных теорий. — «Логика и методология науки». М., 1967, стр. 71. ↑
См.: А. Рапопорт. Математические аспекты абстрактного анализа систем. — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 83. ↑
Объекты, рассматриваемые и раскрываемые как системы, принято называть системными объектами. ↑
Подробнее об этом см.: В. С. Тюхтин. Бесконечность и всеобщность в философии и космологии. — В кн.: «Бесконечность и Вселенная». М., 1969, стр. 105—107; Он же. Системно-структурный подход и специфика философского знания — «Вопросы философии», 1968, № 11. ↑
А. Рапопорт. Различные подходы к общей теории систем. — «Системные исследования», Ежегодник. М., 1969, стр. 58—59. ↑
И. Клир. Абстрактное понятие системы как методологическое средство. — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 292; близкое определение организации дано М. Ф. Веденовым и В. И. Кремянским (см.: «Вопросы философии», 1965, № 1). ↑
См.: Н. Бурбаки. Очерки по истории математики. М., 1963, стр. 251. ↑
М. Месарович. Основания общей теории систем. — «Общая теория систем». М., 1966, стр. 18. ↑
См.: К. Боулдинг. Общая теория систем — скелет науки. — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 107. ↑
А. Рапопорт. Математические аспекты абстрактного анализа систем. — «Исследования по общей теории систем», стр. 83. ↑
См.: М. Мессарович. Общая теория систем и ее математические основы. — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 165—181. ↑
К. Боулдинг. Общая теория систем — скелет науки. — Там же, стр. 106. ↑
А. Д. Холл и Р. Е. Фейджин. Определение понятия системы. — «Исследования по общей теории систем». М., 1969, стр. 280. ↑
У. Росс Эшби. Несколько замечаний. — «Общая теория систем». М., 1966, стр. 177. ↑
См.: «Проблемы формального анализа систем». М., 1968. ↑
А. И. Уемов. Системы и системные параметры.— «Проблемы формального анализа систем». М., 1968, стр. 15—35. ↑
Там же, стр. 13—14. ↑
Ю. А. Урманцев. Опыт аксиоматического построения общей теории систем.— «Системные исследования». М., 1972. ↑
«Система S — это i множество композиций M_i, построенное по отношению R_i, по закону композиции z_i, из первичных элементов множества M_i⁽⁰⁾, выделенных по основанию A_i⁽⁰⁾) из множества М» (там же, стр. 135). ↑
См.: В. Н. Садовский. Общая теория систем как метатеория. — «Вопросы философии», 1972, № 4, стр. 84. ↑
Там же, стр. 82 и 83. ↑
См., например: «Развитие концепции структурных уровней в биологии». М., 1972; Ю. И. Кулаков. Элементы теории физических структур. Новосибирск, 1968. ↑