Резонансные процессы, способные разрушить Иерархии

Андрей Ирецкий, Санкт-Петербург

Астрофизик Фримен Дайсон в середине ХХ века предложил разделение теоретиков в науке на два класса - «унификаторов» и «диверсификаторов». Унификаторы всю жизнь пытаются строить простые и универсальные модели (в пределе видятся «простые теории всего», по поводу которых много иронизировал Станислав Лем). Диверсификаторы склонны к поискам фактов, ограничивающих сферу применения существующих теоретических моделей. 



Ф. Дайсон заметил: унификаторы доминируют в физике и технике, но редко работают в биологии, где много чаще действуют диверсификаторы. Унификаторы-биологи Чарльз Дарвин и Клод Бернар  остаются общеизвестными именно из-за того, что в биологии этот тип исследователя остается редким. Заметим, что биология имеет конечной целью экономное и реалистическое описание больших систем. Некоторые социальные философы в собственные рассуждения включают метафоры, подбираемые в биологии.

Закономерно поставить вопрос: а насколько корректно все эти экономисты, социологи-теоретики и психологи применяют биологические метафоры, в том числе нагруженные понятиями из кибернетики и синергетики? Если теоретик не осознает ограниченных возможностей метафоры и ограниченной применимости своих упрощений, то высока вероятность, что его теоретическая модель незаметно для него самого быстро трансформируется в наукообразный миф или даже в систематизированный бред. Автор пытался исследовать корректность некоторых ходячих идей и утверждений, излагаемых обычно на языке отвлеченных понятий, в переложениях на язык узких специалистов (медиков, инженеров, психологов), и наоборот.

В середине ХХ века «кибернетические» метафоры и мифы доминировали в рассуждениях многих философов-марксистов, например о физиологии, психологии, экономике. В те годы радикально упрощенные вербальные качественные теоретические модели биологических и психических процессов строились на рассмотрении преимущественно отрицательных обратных связей. Эпигонам кибернетики не было дано осознать, что  в качестве «идеального объекта» их подход имеет сверхстабильного осла Буридана, обреченного на неизбежную смерть, если он случайно окажется посередине между двумя одинаковыми охапками сена. Тогда "философские обобщения", нагруженные терминами из кибернетики, появлялись с большой легкостью, но они не вели к каким-либо содержательным и полезным конкретизациям – "теоретические обобщения"  были несимметричными и нетранзитивными.

Математик А.Н. Колмогоров в середине ХХ века в книге для школьников "Реникса" высмеял этот тип абстрактного философствования, сформулировав неразрешимую для них задачу - вывести из "законов материалистической диалектики" хотя бы три закона динамики Ньютона.  

Теперь на смену «кибернетическим» метафорам и мифам размножаются метафоры и мифы «синергетические». И снова уважаемые теоретики, украшающие свои тексты словами "аттрактор" и "кумулятивные эффекты" отказались (или просто не способны?) задуматься о граничных условиях, в которых их теоретические обобщения транзитивны, то есть не ведут к логическим парадоксам и не противоречат эмпирическим фактам. 

Автор видел свою задачу соотнести предельно абстрактные описания процессов, которыми оперируют отечественные философы, с описаниями и понятиями, которыми оперируют узкие специалисты - инженеры, медики, биологи.

 

Дискуссия - лучшее средство, чтобы
укрепить оппонента в его заблужденях
Станислав-Ежи Лец

Человеческие существа, их сообщества, экономические системы - все эти "объекты" принадлежат к классу «больших систем» (БС). В наше время приходится   многократно возвращаться вопросу о качественных отличиях БС от тех объектов, функционирование которых успешно описывали физика, сопромат, теория механизмов и машин, теория линейных электрических цепей. Даже в конце ХХ века некоторые философы и экономисты оставались жертвами теоретической иллюзии, что к реалистическому пониманию и к рациональному управлению и совершенствованию (конструированию!) экономических систем нас приблизит выявление и описание всех существующих связей, строительство полных теоретических описаний (в стиле «демона Лапласа») для всей совокупности процессов, происходящих в социалистической экономике.
Укажем принципиальные отличия БС, которые не были своевременно осознаны эпигонами «кибернетики» и о которых забывают современные авторы:
- реальное число степеней свободы у БС всегда превышает возможности текущего аппаратурного контроля,
- реальное число степеней свободы у БС всегда превышает возможности теоретического анализа и описания уже в силу ограниченных возможностей языка, понятийного аппарата.

Из этих утверждений выводятся два теоретических следствия:
- реальному функционированию БС можно поставить в соответствие практически неограниченное число теоретических моделей, выходящее за пределы возможностей рационалистического анализа и оценки,
- для любой теоретической модели функционирования БС можно отыскать «эмпирические подтверждения, доказывающие ее справедливость».

По существу, все теоретические модели структур и функционирования БС в экономике и социологии являются радикальными упрощениями,  каждая из которых может эффективно описывать процессы только в узком диапазоне условий. К сожалению, авторы большинства философических моделей  малую долю усилий направляли на поиски и описание граничных условий, в которых их модели непротиворечивы и эффективны.
 
Что добавила научная синергетика к тому пониманию процессов, которое научное сообщество ранее получило от научной кибернетики?

Кибернетика основное усилие направляла на исследование и конструирование отрицательных обратных связей в системах. Включение и повышение активности отрицательных обратных связей ведет к линеаризации характеристик в работе устройств (растет равномерность усиления в рабочей полосе, увеличиваются частотный и динамический диапазоны, в которых возможна устойчивая работа изучаемого объекта). Научная кибернетика корректно описывала эти компоненты строения и поведения больших систем.

Научная синергетика в первую очередь ориентирована на выделение и корректный анализ нелинейных процессов, и нелинейность процессов растет при повышении коэффициентов обратной связи в контурах с положительной обратной связью. Положительные обратные связи увеличивают нелинейность в рабочей полосе частот, сужают частотный и динамический диапазон, в котором возможно сохранение устойчивого функционирования изучаемых объектов.

Декларативная  синергетика стала новым способом метафорического описания процессов. Теоретики этой группы не задумываются  о проблемах описания границ устойчивого функционирования больших систем со многими положительными обратными связями. Проблему границ устойчивого функционирования БС хорошо «чувствуют» и умело анализируют, как правило, биологи, экологи, медики. Специалистам с гуманитарным или социологическим образованием эта проблема часто представляется чуждой, непонятной и потому несущественной.


Хаос - это тот порядок, который
 существовал до сотворения мира.
Станислав-Ежи Лец

Учебным примером декларативно-синергетического теоретизирования в экономике (с явным злоупотреблением биологическими метафорами) может служить статья А.Ю. Бударова и Д.Б. Рыгалина «Исследование сущности процессов самоорганизации в высокотехнологичных отраслевых кластерах» (ж. «Инновации» № 2, 2006). Вот цитата из неё: «Закономерностью процессов экономической среды является выстраивание элементов экономической среды, предполагающее рождение, развитие и гибель систем, с целью повышения эффективности их функционирования. Данное выстраивание основывается на объективных законах самоорганизации».

 Кто «предполагает» «рождение, развитие и гибель систем»? Если бы о биологической эволюции в прошлом веке некий автор рассуждал в подобном духе, то сразу получил бы ярлык креациониста: в своей неизъяснимой мудрости Всевышний создал все твари рожденные - смертными, разумеется - «с целью повышения эффективности их функционирования», и происходит все по заданным Всевышним законам («основывается на объективных законах самоорганизации»).

Далее: «Механизм самоорганизации систем основывается на колебательной сущности функционирования элементов будущей системы и постепенном формировании единой цикличности будущей системы», «Изменение состояния каждого элемента будущей системы имеет циклический характер и проявляется в колебании параметров состояния. Фазы циклических колебаний различных элементов могут не совпадать, и в этом случае формирование целостной системы невозможно». Если динамический процесс функционирования элементов имеет тенденцию к синхронизации колебаний параметров элементов, то это означает возможность начала самоорганизации системы».

По-видимому, авторы выводят свои заключения из популярных книг о простейших наблюдаемых процессах самоорганизации в нелинейных физических и химических системах, а затем стали приписывать закономерности поведения примитивных объектов и большим системам, в частности, экономике.

Социалистической экономике, в своё время,  тоже  было предписано "неуклонное совершенствование" и "планомерный рост" с целью «наиболее полного удовлетворения постоянно растущих потребностей». Кроме того, ее функционирование было подчинено строгим ритмам – от одного съезда КПСС до другого, и от одной пятилетки до следующей. Почему же оксюмороны типа призыва Л.И. Брежнева: «Экономика должна быть экономной», не сделали экономику СССР именно такой? Причина неудач в том, что «законы социалистической экономики» не были теоретической транзитивной моделью реальных процессов, а только декорацией для императивного управления. Только когда «вожди» потеряли «рычаги воздействия» на реальное течение дел, сельское хозяйство России превратило страну из самого большого в мире импортера зерна в экспортера высококлассной зерновой продукции.

Если бы авторы имели опыт работы с высокочувствительными усилителями электрических сигналов, легко выходящими в режим самовозбуждения от неучтенных паразитных обратных связей, они бы не стали утверждать, что «фазы циклических колебаний различных элементов могут не совпадать, и в этом случае формирование целостной системы невозможно», а также что «если динамический процесс функционирования элементов имеет тенденцию к синхронизации колебаний параметров элементов, то это означает возможность начала самоорганизации системы».

Даже примитивные системы, называемые следящими авторегуляторами, непременно имеют в явном или скрытом виде усилитель сигналов рассогласования с оптимумом. Если в многоканальном усилителе сигналов процесс резонансного усиления колебаний переходит в режим генерации (когда появляется "паразитная генерация" на языке инженеров или «циклические колебания различных элементов» по тексту Бударина А.Ю. и Рыгалина Д.Б.), то для системы это является патологией, лишающей систему способности выполнять свое назначение и даже  грозящей её существованию.

В большой системе резонансное усиление релаксационных колебаний (для возрастающего множества взаимозависимых процессов) в подавляющем числе случаев ведет к патологии. Например, в головном мозге резонансное усиление ритмических внешних раздражений (при патологии) приводит  к переходу некоторых структур головного мозга в режим релаксационных автоколебаний. В клинической неврологии такой режим носит название локального или генерализованного эпилептического приступа. Напротив, здоровый мозг имеет встроенные механизмы для демпфирования колебаний, превышающих некий порог, и для подавления резонансного усиления сигналов.

Обратимся к поведению  экосистем. Отрицательные обратные связи по пищевых цепях ликвидируют неизбежные случайные флюктуации численности биологических особей, принадлежащих к разным видам, входящих в экосистему (отклонения от некоторого оптимума большой системы затухают). Если же амплитуда флюктуации выходит за границы устойчивости экосистемы, возможно развитие резонансного усиления флюктуации, с присоединением к данному колебанию все большего числа биологических видов. В итоге развивается экологическая катастрофа.

Резонансное усиление флюктуаций в экономических системах неизбежно ведет ее от фазы «перегрева» к экономическим кризисам, глубина которых возрастает за счет резонансного усиления колебаний (условно-рациональное  поведение части биржевых игроков, которые располагают "критической массой" денег).

Мировая экономика сохраняет относительную устойчивость целого вот уже несколько десятилетий (даже «нефтяной шок» 1973 года не привел к событиям, близким к «Великой депрессии»). Неужели за счет «формирования единой цикличности системы», о которой писали процитированные выше авторы?

Глубокие кризисы в мировой экономике не происходят, так как процессы резонансного усиления колебаний на финансовых рынках носят локальный характер, тогда как мировой рынок инноваций все время расширяется и способен поглощать ритмически возникающий избыток денежных средств. Причем инновационные сегменты рынка демпфируют резонансные колебания много эффективнее и в более широком частотном и динамическом диапазонах, чем рынок «предметов престижного потребления».

Джордж Сорос писал, что некоторые «вечные» социальные проблемы принципиально не могут быть разрешены рыночными механизмами (к числу таких проблем относятся образование, здравоохранение, фундаментальные науки, сохранение внешней среды). Здоровый современный социум для их разрешения (и для сохранения адаптивности в современном изменяющемся мире) вынужден жертвовать средства, доверив их конкретное распределение самоорганизующимся подсистемам – профессиональным сообществам преподавателей, медиков, ученых. Эти утверждения Дж. Сороса не имеют «железных» доказательств, но представляются убедительными, и мы готовы принимать их на веру, сознавая отсутствие строгих доказательств и надеясь на их появление.

В заключение хотелось бы призвать авторов, осваивающих синергетический подход, не ограничивать себя простейшими моделями, и задуматься о неизбежной ограниченной применимости любой теоретической схемы. В противном случае будут размножаться архаичные и даже ложные в своих основаниях рассуждения о «сущностях процессов самоорганизации»  в духе истмата полувековой давности.


В последние годы медицинская диагностика достигла такого совершенства,
что почти не осталось здоровых людей.
Бертран Рассел

Понятие иерархии в последние годы становится неким базовым элементом  в дедуктивных теоретических построениях  у множества историков, публицистов, политиков, социальных технологов. Иерархии пирамидального типа в некоторых рассуждениях предстают как единственно возможный эффективный тип организации общества, противостоящий хаосу и стихии неуправляемости. С другой стороны,  немалое число физиологов и особенно - психологов - тоже рассуждают об иерархиях физиологических регуляторов, об иерархиях физиологических и психических влечений и "потребностей", об иерархии ценностей. Именно наглядность  и графическая простота таких схем и порождают иллюзию понимания процессов. Графические схемы иерархий в форме пирамиды стали своеобразным "архетипическим знаком" для таких "теоретиков".

Авторы, использующие подобные схемы, различающиеся разве что количеством элементов на разных "этажах" пирамидальных иерархий, мало пишут  об общих внутренних законах функционирования информации внутри систем, организованных в иерархии пирамидального типа, что хорошо описано в книгах Н. Виннера "Кибернетика" и "Кибернетика и общество", опубликованных в СССР ещё в 1958 году. Вероятно, назрела нужда в переиздании этих классических книг.

Рассматривая эволюцию и внутреннее функционирование иерархически организованных систем автооптимизации, "отец кибернетики" указал на принципиальные различия в принципах построения и функциональной  организации в биологических организмах и в социальных иерархиях.
По Н. Винеру, для успешного управления необходима информация об отклонениях от оптимума (знак, величина отклонения, первая и вторая производная отклонений), а не сведения о текущем значении параметра. Им же была доказана теорема, что глобальный оптимум (максимально достижимое здоровье большой системы) достижим при условии, что все многообразные отклонения от глобального оптимума системы автооптимизации, принадлежащие БС, ликвидируют в порядке убывания их значимости. Другими словами, Н. Винер указал на возможное существование в каждой большой системе собственных критериев оптимума и патологии, а потому и некоей "собственной внутренней валюты", приспособленной для оценки самых разных "болезней".

При обсуждении с физиологами У. Кенноном и А. Розенблютом общих принципов организации и функционирования физиологических систем, Норберт Виннер сформулировал представление о том, что филогенетически более молодые элементы в иерархии физиологических авторегуляторов, расположенные выше к вершине пирамиды, отличаются от подчиненных элементов:
--увеличением пространства состояний, то есть индивидуальной оптимизацией большего числа  переменных,

--нарастающей чувствительностью к отклонениям от индивидуального биологического оптимума, то есть более высокоорганизованные,  появившиеся позднее в ходе биологической эволюции элементы способны ликвидировать даже незначительные отклонения от "максимально достижимого здоровья". Таким образом, элементы с верхних уровней иерархии превосходят "своих подчинённых" в способности обрабатывать информацию и успешно осуществлять управление. Собственную активность эти подчиненные элементы обнаруживают лишь при отсутствии сигналов управления от элементов "сверху", или в том случае, когда величина отклонения превосходит собственный порог чувствительности. В остальном все подчиненные авторегуляторы выполняют роль "исполнительных механизмов" в авторегуляторах более высокого порядка.

Эти принципы убедительно иллюстрирует физиологический закон Кеннона-Розенблюта: в денервированной области нарастает чувствительность вазоконстрикторов к действию гуморальных факторов, управляющих тонусом сосудов. В переводе на обыденный язык это значит, что в зонах, где локально нарушено точное управление сосудами, осуществляемое вегетативной нервной системой, управление, осуществляемое лишь гормональной системой, общей для всего организма, оказывается менее точным, менее чувствительным к локальным отклонениям. Итак, физиологические иерархии авторегуляторов и есть   продукт единой последовательной эволюции животных.

Описанная схема организации иерархии соматических авторегуляторов использована физиологами в описании патогенеза психогенных расстройств соматической сферы [М.М. Хананашвили. Информационный невроз. Л, 1978; М.М. Хананашвили. Экспериментальная патология высшей нервной деятельности. М. 1978 и А.А. Крауклис. Саморегулция высшей нервной деятельности. Рига, 1966].

Я не обучен говорить красиво.
Скажу просто, по-солдатски.
Вы - гений, Ваше Величество.
Евгений Шварц

Социальные пирамидальные иерархии (типа армейских) возникают вновь и вновь при достижении пороговых  значений численности людей, вовлечённых в координированное достижение общей цели. Информационные возможности каждого человеческого существа ограничены.  Если отсутствует элемент системы, который направляет усилия подчиненных элементов на достижение далекой общей цели и координирует деятельность подчиненных элементов, то для всей системы эта цель может оказаться недостижимой.

 Абстрактные (измеряемые) информационные возможности каждого из элементов социума оказываются одного (или близких) порядка. Естественно, "верховный правитель" в сколь-нибудь большом сообществе не способен в принципе контролировать все стороны деятельности всех своих подчиненных, анализировать все текущие проблемы и условия, их порождающие. Неизбежно появляется нужда в промежуточных элементах, способных уменьшить информационную н В последние годы агрузку на "вождя". Чем дальше и абстрактнее общая цель, тем больше число необходимых исполнителей, и соответственно, больше число промежуточных элементов ("субвождей" второго, третьего и последующих порядков), вовлеченных в процесс со-управления, координации. Каждый из уровней в такой иерархии не только проводит сверху вниз и конкретизирует волю вышестоящих лиц, обладающих полномочиями управлять, но и обрабатывает (обобщает, сжимает) информацию, поступающую снизу вверх.

Способна ли иерархия с такой структурой и такими принципами быть более эффективной, чем "бесструктурная масса", и сохранять адаптивность в нестационарной среде? Исторический опыт показывает, что такой тип жесткой иерархической организации в некоторых условиях обнаруживает более высокую стабильность и даже определённую адаптивность. Но проблемы иерархических систем не только в диапазоне и скорости изменений внешней среды. Патология жестких социальных иерархий часто порождена тем, что все попытки полного жесткого контроля и управления "с самого верха до низа" (в точном согласии с лозунгом "Социализм - это учёт и контроль") ведут к насильственному тотальному  упрощению поведения всех подчиненных элементов ради "сохранения управляемости". По Н. Винеру, эти тотальные системы низводят человека до положения муравья в муравейнике, но этому противится сама природа человека. В конечном счёте, такое искусственное упрощение поведения, введённое в систему, ведёт к снижению адаптивности целого в радикально меняющейся среде. 

Вторая группа типовых проблем, значимых для жестких социальных иерархий, порождена тем, что "субвожди" с промежуточных этажей иерархии способны, а затем и неизбежно начинают преследовать собственные цели, не всегда совпадающие с теми, которые поступают с верхних этажей. Ради достижения этих целей промежуточные элементы иерархии располагают двумя группами средств:
- императивным управлением своими поднадзорными,
- рефлексивным управлением собственными начальниками (управление, осуществляемое посредством фильтрации и искажения информации, поступающей снизу вверх).

Таким образом, в социальных системах, построенных по принципам жесткой иерархической пирамиды, велик риск появления патологических процессов, в частности ситуаций, когда номинальный вождь оказывается объектом манипуляций со стороны подчинённых.  Средством для манипуляций выступает препарированная информация. Лесть весьма простое средство для корыстных манипуляций поведением своего начальника.
Одновременное и согласованное включение описанных патогенных факторов способно очень быстро привести социальную иерархию на грань радикальных трансформаций, вплоть до разрушения. Правда, на развалинах старого может возродиться ещё более архаичная иерархическая структура.

назад

Материалы из архива

4.2008 Эволюционный толчок, или Стратегия стратегий

Виталий Третьяков, главный редактор журнала "Политический класс": - Слово "революция" под запретом. Термин "инновация" (надо сказать, довольно бледный, "не энергетический", не волнующий даже души технократов, не говоря уже о "широких народных массах", и радующий разве что бюрократов, ибо под всякий "переход", да еще "инновационный" многое что можно "списать" в свои карманы) – уже почти сакрализирован или, по крайней мере, догматизирован...

6.2007 Сегодня годовщина Балаковской аварии 1985 года

Игорь Карпов, депутат городской думы, город Курчатов Курской области Как следовало из коротких сообщений Минэнерго на «одной из АЭС» во время горячих промывок 1 блока АЭС были объединены 1 контур РУ, имевший рабочие параметры, и система низкого давления. На последней сработал ПК и пар был сброшен в помещение РУ. В ходе аварии на «боевом посту» было заживо сварено сначала 11 человек, затем, после повторного открытия граничной арматуры, еще 3 работника.

4.2007 От «бомбы» до «нано»

М.В.Ковальчук, член-корр. РАН, директор РНЦ "Курчатовский институт"А.Ю.Гагаринский, д.ф-м.н., замдиректора, главный ученый секретарь РНЦ "Курчатовский институт"Созданые с помощью «нано» материалы выводят ядерную энергетику на новый технологический уровень. Нанотехнологии уже в ближайшее время способны помочь снизить энергетические затраты практически во всех областях экономики. Существо глобальных энергетических процессов сегодня – в начинающемся переходе от доминирующего в мировой энергетике традиционного органического топлива к ядерной энергетике деления и синтеза как основе энергетической системы будущего.