Общая теория систем - обзор проблем и результатов

В связи с экспериментальной работой по метаболизму и росту, с одной стороны, и попытками конкретизировать организмическую программу — с другой, мною была предложена в 30-е годы программа теории открытых систем, основанная скорее на том тривиальном факте, что организм представляет собой  открытую систему, нежели на какой-либо развернутой   биологической теории,  существовавшей в то время.   На этой базе возникла необходимость распространить традиционную физическую теорию на биофизику путем обобщения   кинетических   принципов   и   термодинамической   теории; в рамках последней была разработана термодинамика необратимых процессов.

Впоследствии оказалось возможным дальнейшее обобщение. Выяснилось, что ко многим явлениям биологии, а также явлениям бихевиоральных  и  социальных  наук применимы  определенные тематические понятия и модели, которые неприложимы к объектам, исследуемым в физике и химии, и в этом смысле превосходят физику как образец «точной науки». Стало также очевидным структурное подобие, изоморфизм таких моделей, построенных для различныx областей; при этом в центре внимания оказались проблемы порядка, организации, целостности, телеологии и т. д., которые демонстративно исключались из рассмотрения в механистической науке. Такова в   общих   чертах  исходная   идея   «общей  теории систем».

Надо сказать, что существовавшая в этот период ситуация не благоприятствовала развитию такой концепции. В то время бы­ло принято отождествлять биологию с лабораторным, чисто экспе­риментальным исследованием, и автор уже перешел все границы дозволенного, когда он в 1932 г. опубликовал книгу «Theoretische Biologie» («Теоретическая биология») [11], посвященную несколь­ко иной области биологии, только недавно обретшей академическую респектабельность. В наши дни, когда существует ряд журналов, публикующих многочисленные статьи по общей теории систем, а когда построение моделей превратилось в модное и весьма по­четное занятие, даже трудно себе вообразить возможность сопро­тивления этим идеям. Однако это было так.

Одобрение общей тео­рии систем со стороны покойного профессора Отто Пётцля, хо­рошо известного венского психиатра, помогло преодолеть некоторые трудности и подготовить публикацию, вводящую в ее проблема­тику. И опять вмешалась судьба. Написанная с этой целью статья для «Deutsche Zeitschrift fur Philosophies” достигла стадии коррек­туры, но номер журнала был уничтожен в годы войны. После войны принципы общей теории систем неоднократно излагались нами в лекциях, широко обсуждались с физиками [12] и дискутиро­вались на специальных симпозиумах [20].

С момента своего возникновения теория систем сразу же на­толкнулась на критику, которая видела в ней фантастическую и весьма самонадеянную концепцию. Некоторые утверждали, что общая теория систем тривиальна, поскольку так называемые изоморфизмы суть лишь трюизмы, говорящие, что математику можно применять к любым вещам, и поэтому теория систем имеет значе­ние, не большее, чем «открытие», что 2+2 = 4 одинаково спра­ведливо и для яблок, и для долларов, и для галактик. Другие считали ее ошибочной из-за поверхностных аналогий вроде известного сравнения общества с «организмом», которое скрывает действительные различия и в силу этого приводит к неверным и даже морально нежелательным выводам.

Или же, наконец, ее признавали философски и методологически необоснованной из-за пресловутой «несводимости» более высоких уровней к более низ­ким, то есть на основе тенденции отрицания роли аналитического исследования, успехи которого в таких областях, как сведение химии к физическим принципам или жизненных явлений к молекулярной  биологии,   в   настоящее  время   совершенно   очевидны.

Постепенно, однако, начали осознавать, что такие возражения упускают из виду то, для чего, собственно, была выдвинута теория систем, а именно задачу построения научного объяснения теоретического знания в тех областях науки, где прежде их не было и достижения более высокой степени обобщения, чем это позволяют сделать специальные науки.

Эта ситуация удачно подытоживается в письме экономиста К. Боулдинга, которое он направил автору данной статьи в 1953 г.: «Я, кажется, получил выводы, которые во многом сходны с Вашими, хотя пришел к ним от экономики и социальных наук, а не от биологии: существует некоторая основа, я  назвал ее общей эмпирической теорией", Вы очень  удачно „общей теорией систем",— которая широко применима во многих различных дисциплинах.   Я  уверен,    что многие  люди  во  всем мире подошли по существу к той же позиции, что и мы, но все мы рассеяны и не знаем друг друга, так как очень трудно пересечь границы  отдельных научных дисциплин».

В первый год работы Центра по развитию исследований в бихевиоральных науках (Пало Альто) произошла встреча К. Боуддинга, биоматематика А. Рапопорта, физиолога Ральфа Жерара и автора этих строк; на ежегодном конгрессе 1954 г. Американской ассоциации развития науки (American Association for the Advancement of Science — AAAS) нам удалось реализовать проект создания «Общества общей теории систем» («Society for General System Theory»). Это название позже было изменено на менее обязывающее — «Общество исследований в области общей теории систем» («Society for General Systems Research»); это Общество входит в качестве филиала в AAAS, а его собрания, привлекающие большое число участников, стали неотъемлемой частью съездов AAAS.

Местные группы Общества организованы в различных центрах США, и по их примеру созданы рабочие группы в Европе. Первоначальная программа Общества не нуждается в пересмотре: «Общество исследований в области общей теории систем» организовано в 1954 г. в целях содействия развитию теоретического анализа систем, результаты которого могут применяться более чем к одному из традиционных разделов научного знания.

Его главные функции таковы: 1) исследование изоморфизмов понятий, законов и моделей в различных областях науки для их переноса из одной дисциплины в другую; 2) способствование построению адекватных теоретических моделей для тех областей науки, в которых они отсутствуют; 3) минимизация дублирования теоретических исследований в различных научных областях; 4) содействие выявлению единства науки путем установления связей между специалистами различных наук».

Общество начиная с 1956 г. издает ежегодник «General Systerns» под редакцией А.  Рапопорта и Л. фон Берталанфи, Редакция General Systems» намеренио не проводит строгой политики отбора статей, а предоставляет  место   для статей различных направлений, как, вероятно,  и   надлежит   делать в области, испытывающей острую потребность в новых обобщающих идеях и исследованиях. Как правило, ведущиеся разработки и публикации посвящаются применению принципов общей теории систем к специальным научным дисциплинам; эта тенденция нашла свое выражение, в частности, в создании в самое недавнее время журнала Mathematical Systems Theory» («Математическая теория систем»).

Тем временем развивалось и другое современное направление научного   исследования.   В   1948 г.  вышла   в   свет   «Кибернетика» Норберта Винера, которая обобщила и подвела итоги научных достижений того времени в вычислительной технике, теории информации и теории саморегулирующихся   устройств. Тот факт, что три фундаментальных исследования — «Кибернетика» Н. Винера (1948) [92], теория информации К.Шеннона  и  У.  Уивера (1949) [78] и. теория игр  Дж. фон Неймана и О. Моргенштерна (1944) [63] — появились почти одновременно, представлял собой, конечно, одно из совпадений,  которые случаются,  однако, лишь тогда, когда идеи витают в воздухе.

Винеровские кибернетические понятия, в частности понятия обратной связи и информации, далеко выходят за пределы техники; они приложимы к явлениям биологии и социологии.  Нельзя сказать, что кибернетика возникла на пустом месте. Одним из ее краеугольных камней было кэнноновское понятие гомеостазиса. Менее широко известно, что детальные модели обратной связи для физиологических явлений были разработаны немецким   физиологом   Рихардом   Вагнером в 20-х годах [89],   швейцарцем,    нобелевским   лауреатом  В. Р, Гессом [44] [45]   и Эрнстом фон Хольстом в работе «Reafferenzprinzip» («Принцип обратной афферентации»). Однако своей огромной популярностью в науке, технике и общественном мнении кибернетика обязана, конечно,  Винеру и провозглашенной им идее о второй промышленной революции.

Тесная связь кибернетики и системных исследований хорошо показана в программном заявлении Л. Франка на открытии конференции по кибернетике в 1948 г.:

«На протяжении долгого времени понятия целенаправленного поведения и телеологии ассоциировались с таинственной способностью к самосовершенствованию, или достижению цели, или с конечной причиной, обычно сверхчеловеческого или сверхъестественного происхождения. Для того чтобы продвинуться в изучении явлений, научное мышление должно было отвергнуть такую веру в цель и все телеологические понятия ради строго механистического и детерминистского взгляда на природу. Эта механистическая концепция прочно укрепилась после того, как было доказано, что в основе Вселенной лежит действие безликих частиц, движущихся наугад, беспорядочным образом. Ввиду множественности этих частиц возникают порядок и регулярность статистического характера...

Неоспоримый успех этих понятий и методов в физике и астрономии, а позже и в химии задал  линию   развития   для   биологии  и  физиологии.   Этот поход к проблемам живых  организмов был усилен аналитической предрасположенностью западноевропейской культуры и спецификой используемых нами языков. Наши исследовательские традиции и наши научные языки со строгими значениями их терминов побуждают нас подходить ко всему, что мы изучаем, как к составленному из отдельных дискретных частей или факторов, которые должны   попытаться    изолировать   и  рассматривать  как  потенциальные причины. Иначе говоря,   в  этом случае мы имеем дело с проблемами анализа отношения двух переменных.

Сегодня мы являемся свидетелями поисков новых научных подходов, новых и более многогранных понятий и методов, позволяющих рассматривать организм и личность как целое. Понятие телеологического механизма, в каких бы различных терминах оно ни выражалось, представляет собой попытку избавиться от этих устаревших формулировок, которые теперь нам кажутся неадекватными, и создал новые и более плодотворные концепции и более эффективную методологию для изучения саморегулирующихся процессов, самоориентирующихся систем и организмов и самонаправляющихся личностей. Таким образом, термины «обратная связь», «сервомеханизм», «круговая  система»,   «круговой процесс»  следует  рассматривать как различные, но эквивалентные   выражения   одной   и   той   же основной концепции» [37].

В заключение настоящего раздела статьи мы хотим обратить внимание на ряд получивших хождение ошибочных формулировок и неверных интерпретаций. Так, Бакли (Buckley [26 стр.36]) утверждает, что «современную теорию систем, хотя она и выглядит как появившаяся de novo из достижений последней войны, можно считать кульминационным пунктом широкого сдвига в научной перспективе, происходящего в последние столетия». Вторая часть этой фразы справедлива, первая — нет; теория систем не «появилась из достижений последней войны», а уходит своими корнями, как мы уже писали об этом, глубоко в историю и причины, приведшие к ее созданию, определяются не производством средств вооружения и связанным с ним развитием техники,

Ошибочно также считать, что «теория систем появилась из последних достижений в исследовании технических систем» (Shaw [79]) исключая некоторый частный смысл этого утверждения.

Теория систем часто отождествляется с кибернетикой и теорией управления. Это опять-таки неверно. Кибернетика как теория механизмов управления в технике и природе, основанная на понятиях информации и обратной связи, есть только часть общей теории систем; кибернетические системы — частный, хотя и важный случай систем.

3. Различные направления в разработке теории систем

В наше время, когда любое новшество, каким бы тривиальным оно ни было, провозглашается как новая «революция», нужно с большой осторожностью использовать этот термин для характеристики тех или иных научных направлений. Понятие «научная революция» можно осознанно применять лишь в том случае, если дать ему строгое операциональное определение.

Т. Кун в своей книге «Структура научных революций» [54] специфику научных революций видит в появлении новых концептуальных схем, или парадигм. Такие парадигмы выдвигают на передний план те аспекты науки, которые ранее не замечались, или не осознавались, или даже подавлялись «нормальной» наукой, г. е. наукой, общепринятой и практикуемой в данное время. Следовательно, в периоды научных революций происходят сдвиги в исследуемых проблемах и изменение правил научной деятельности, которые можно сравнить со сдвигами в воспринимаемых гештальтах в известных психологических экспериментах, когда, например, вместо чашки видят два профиля или вместо кролика — утку. Понятно, что в такие критические периоды особое значение приобретает философский анализ, необходимость которого не осознается в периоды роста «нормальной» науки. Ранние версии новой парадигмы в большинстве случаев являются незрелыми, позволяют решать очень немногие проблемы, причем решения, даваемые в этот период отдельным проблемам, далеки от совершенства. Новая парадигма реализуется, как правило, в существовании большого числа различных теорий и конкуренции между ними, при этом каждая теория ограничена как в отношении охватываемых ею проблем, так и создаваемых ею изящных решений. Но во всех случаях новая парадигма действительно охватывает новые проблемы, особенно те, которые раньше отвергались как «метафизические».

Эти критерии получены Куном на основе изучения «классических» революций в физике и химии, но они представляют превосходное описание изменений, вызванных происходящим в последнее время введением в науку организмических и системных понятий, и проливают свет на их достоинства и ограниченности. Учитывая это, совершенно не удивительно, что теория систем ныне включает в себя целый ряд подходов, различающихся по своему стилю и задачам.

Системная проблематика по существу сводится к ограничению применения традиционных аналитических процедур в науке. Обычно системные проблемы выражаются в полуметафизических понятиях и высказываниях, подобных, например, понятию «эмерджентная эволюция» или утверждению «целое больше суммы его частей», однако они имеют вполне определенное операциональное значение.

При применении «аналитической процедуры» некоторая исследуемая сущность разлагается на части, и, следовательно, впоследствии она может быть составлена или воссоздана из собранных вместе частей, причем эти процессы возможны как концептуально, так и материально. Это — основной принцип «классической» науки который может осуществляться различными путями: разложение исследуемого явления на отдельные причинные цепи, поиска «атомарных» единиц в различных областях науки и т. д. Науки прогресс показывает, что эти принципы классической науки, впервые сформулированные Галилеем и Декартом, приводят к большим успехам при изучении широкой сферы явлений.