От законов развития технических систем – к закономерностям развития искусственных систем

В последнее время не осталось практически ни одного научного направления, в том числе гуманитарного, которое не применяло бы системный подход в формулировке новых задач исследования и понимании уже накопленных материалов.

В науке под системным подходом понимается методологическое направление, одна из основных задач которого заключается в разработке и применении методов исследования сложноорганизованных и развивающихся объектов – систем [2, 6, 9].

Главная проблема системного анализа вытекает из высказывания Людвига фон Берталанфи: «Системы повсюду!» [8]. Эта проблема связана с определением самого понятия «система», выделением ее из окружающего, чтобы использовать как методологический инструмент, и производными от этого понятия – системообразующий фактор, системообразующая функция, системное свойство, системный эффект и ряд других, которые используются без определения. Пожалуй, единственное классическое представление о системе, которое единодушно признают все исследователи – это ее системное свойство: оно всегда больше простой суммы свойств структурных компонентов, объединенных в систему.

Вернемся к точке зрения Берталанфи, которой придерживаются многие ученые. «Любой объект при решении определенных задач и с помощью определенных познавательных средств может быть представлен как системный.», считает И.С.Алексеев [1]. А.И.Уемов рассматривает систему как комплекс «вещь – свойства – отношения»: «Любой объект является системой по определению, если в этом объекте реализуется какое-то отношение, обладающее определенным свойством.» [22, c.37], но практически тут же заявляет, что «...понятие системы относительно. Вещь, являющаяся системой по одному концепту, может не оказаться таковой по другому» [22, c.39]. Отсюда очевидно, что предложенная концепция не позволяет выделить тот характерный признак, который отличает систему от несистемы.

Однако такой фактор существует. Еще А.А.Богданов писал: «Первые попытки определить, что такое Организация, приводят к идее целесообразности.» [9, с.112]. «Основным критерием для такого выделения является рассмотрение системы со стороны целевого назначения», считает А.А.Гостев [11]. Еще более конкретен П.К.Анохин: «Всю деятельность системы можно представить в терминах результата... Системой можно назвать только такой комплекс избирательно вовлеченных компонентов, у которых взаимодействие и взаимоотношение приобретает характер взаимоСОдействия компонентов на получение фокусированного полезного результата.» [7] (Выделено нами – М.М., Л.Ш.)

Свое отношение к системам в определении понятия «идеальная система» предельно четко высказал Г.С.Альтшуллер: «Идеальна та система, которой нет, а функция которой выполняется!» Иными словами, человечес-тву нужны не вещи, не объекты – нужны их функции: «Машина не самоцель, она только средство для выполнения определенной работы.» [2, с.81].

Использование критерия «функциональность» позволило сформулировать понятие «система» следующим образом: это совокупность взаимодействующих элементов, предназначенная для выполнения определенной функции и создающая своим объединением новое – системное – свойство [15]. Возникновение системного свойства при объединении специально выбранных элементов и обеспечивает системный эффект – способность системы выполнять свою основную функцию.

Опираясь на законы развития технических систем, в соответствии с которыми любая искусственная система создается для выполнения определенной основной функции, определим производные понятия:
Элемент (компонент) – структурная единица, которую можно выделить на основании различных характерных признаков.

Свойство элемента (компонента, системы) – его (ее) количественная и\или качественная характеристика, которая проявляется при взаимодействии с другими элементами (компонентами, системами).

Системообразующий фактор – это субъективная потребность (замысел), которую нужно удовлетворить с помощью создания новой системы.

Системное свойство – свойство системы, возникающее при взаимодействии свойств элементов, составляющих систему и обеспечивающих ей возможность выполнять основную функцию.

Системный эффект – результат действия системного свойства созданной системы, удовлетворяющего субъективную потребность – системообразующий фактор (замысел).

Системообразующая функция – действия, которые создают из отдельных элементов систему, обладающую необходимым системным свойством и обеспечивающую достижение системного эффекта (результата) [13]. И по аналогии с определением понятия «идеальная система» под понятием «идеальное вещество» будем понимать результат взаимодействия элементов системы, создающих в нужное время и в нужном месте необходимое системное свойство [14, с.2].

Значения понятий поясним упрощенно на конкретном примере. Предположим, возникает потребность создать нечто новое, до сих пор не существующее – например, объект, который будет перемещать грузы по воздуху. Эта потребность выступает как системообразующий фактор. Для реализации этой потребности необходимо, чтобы объект:

1. Мог подниматься в воздух с поверхности земли – обладал подъемной силой.
2. Мог перемещаться в воздухе – имел двигатель для горизонтального перемещения.
3. Мог перемещаться в нужном направлении – имел орган управления.

Выбираем элементы, которые могут обеспечить нам эти возможности. Так, подъемной силой обладают теплый воздух, легкие газы (водород, гелий), крыло. Перемещаться горизонтально по воздуху можно под действием ветра или двигателя (винтового или реактивного). Управлять полетом можно с помощью рулей или дополнительных двигателей.

Каждый из названных элементов обладает свойством, которое проявляется только во взаимодействии с другим объектом. Так, например, теплый воздух обладает подъемной силой до тех пор, пока температура окружающего воздуха ниже его собственной температуры. Винтовой двигатель или рули могут работать только в воздушной среде определенной плотности, и т.д.

Объединяя разные элементы в группы, получим различные системы с конкретными системными свойствами: теплый воздух или легкий газ, помещенные в оболочку, позволят нам создать воздушный шар или дирижабль; крыло и винт – винтовой самолет; крыло и реактивный двигатель – реактивный самолет, и т. д. Проявление каждого конкретного системного свойства позволит получить определенный системный эффект, реализующий потребность – системообразующий фактор.

Действия, которые создают из отдельных элементов систему, обладающую необходимым системным свойством, которое преобразует системообразующий фактор (потребность, замысел) в системный эффект (результат), выполняет системообразующая функция.

По основанию «происхождение» окружающие нас объекты и явления можно разделить на природные – возникшие в процессе эволюции природы без участия человека, и искусственные – созданные в результате деятельности человека для удовлетворения его потребностей через выполнение основной функции. Промежуточную группу составляют природно-искусственные объекты, возникшие как природные, но отдельные свойства которых усовершенствованы целенаправленной деятельностью человека (культурные растения, домашние животные и птицы, и т.д.).

Наличие связей как между элементами объектов, так и между самими объектами и внешней средой позволяет рассматривать их как системы. Определим эти понятия:

Природная система – комплекс взаимодействующих природных элементов, обеспечивающий его наиболее эффективное функционирование в окружающей среде с минимальными затратами энергии.

Искусственная система – объединение элементов, предназначенное для выполнения основной функции и создающее своим объединением новое системное свойство.

В качестве искусственных систем традиционно рассматривали только технические системы (ТС). Их исследование как продукта изобретательской деятельности с целью выяснить – какие изменения в них происходят? Есть ли общие тенденции в характере этих изменений? – показало, что общее развитие технических систем происходит по объективным законам [6]. Эволюция техники, таким образом, подтвердила общие положения объективной логики Гегеля: предметный мир определяет характер действий с ним. Выявленные (эта работа продолжается и в настоящее время) и сформулированные законы развития технических систем (ЗРТС) позволили разработать основы теории решения изобретательских задач – ТРИЗ.

Развитие любой ТС, в соответствии с известными ЗРТС, происходит: а) в направлении повышения уровня ее идеальности, иными словами, каждая следующая модификация объекта выполняет свою основную функцию все лучше и лучше (с точки зрения ее создателей и потребителей); б) неравно-мерно; в) через разрешение противоречий. Сформулированы также законы синтеза систем и их развития [2, 4, 15].

Общая схема развития ТС выглядит так: возникающая у человека потребность приводит к необходимости создать объект, удовлетворяющий эту потребность и выполняющий таким образом свою основную функцию. Чтобы создать этот объект, нужно задать ему принцип действия – использовать эмпирические или теоретические знания законов природы, которые обеспечат выполнение основной функции. Возникает конструкция объекта – искусственная ТС, удовлетворяющая человека на данном этапе его развития. Но у человека возникают новые потребности, и к существующей ТС он начинает предъявлять новые требования, которые она уже удовлетворить не может. Возникает противоречие между потребностями человека и возможностями существующей ТС, которое в общем случае может быть разрешено только за счет применения нового принципа действия. Для этого нужны новые знания, они воплощаются в новую конструкцию. Но возникают новые потребности, и цепочка повторяется...

Но, кроме ТС, существуют и другие объекты – научные знания, которые опосредованы в этих системах, произведения искусства, социальные и организационные структуры и так далее. Так как эти объекты сами по себе в природе не существуют, а являются продуктом целенаправленной деятельности человека, они обладают определенной основной функцией и поэтому также могут рассматриваться как искусственные системы. Возникает вопрос: применимы ли законы развития технических систем к развитию всех искусственных систем? Или – распространяются ли законы развития элемента (а ТС можно рассматривать как элемент искусственных систем) на все искусственные системы?

Эта идея возникла у Г.С.Альтшуллера к концу 60-х гг.: «И если в изобретательстве нам удалось создать Систему Хорошего Мышления, то почему нельзя этого сделать в других областях?.. Человек сможет Хорошо Мыслить, если будет создана Общая Теория Хорошего Мышления. В этом – конечная цель нашей работы» [5]. И тогда задачи ТРИЗ – «Создать новую, точную науку развития технических, а затем научных, а затем художественных систем. … Возможность организации творчества (технического – прим. М.М., Л.Ш.) дает надежду на то, что так же можно организовать творчество в других видах человеческой деятельности, что неизмеримо более заманчиво, чем просто возможность решать технические задачи». И новая цель: «С 1982г. … главной целью становится обучение теории развития технических систем (ТРТС), перспективной целью – подготовка к переходу oт TРTC к общей теории сильного мышления (ОТСМ), т.е. к теории решения творческих задач во всех областях деятельности. … Наша высшая задача – перестроить мышление.» [3, 19].

Но наличие общих методов решения означает, что для объектов, используемых «во всех областях», существуют общие закономерности развития…

Поисками общих законов развития природы, общества, человека и мышления занимались еще античные философы. Первую существенную попытку раскрыть внутреннюю связь в процессах развития природного, исторического и духовного мира сделал Г.Гегель, сформулировав законы диалектики [10]. Через сто лет наличие «всеобщей организационной науки» – законов развития, единых для всех объектов – показал А.А. Богданов, подготовив тем самым базу для создания общей теории систем [9].

Сопоставим законы Гегеля и законы Альтшуллера – совместимы ли они? При этом под понятием закон будем понимать внутреннюю существен-ную и устойчивую связь явлений, обусловливающую их упорядоченное изменение. Законы существуют объективно, независимо от сознания людей, как выражение необходимых, существенных, внутренних отношений между свойствами вещей или различными тенденциями развития [23].

Методологическое требование Гегеля об «объективности рассмотрения» Альтшуллер реализует, рассматривая в качестве источника развития ТС не субъективные психические процессы, происходящие в мышлении каждого отдельного изобретателя, а анализируя этапы изменения реальных технических объектов – продукта изобретательской деятельности – на протяжении длительного промежутка времени.

С точки зрения принципа развития Гегеля вся духовная культура человечества (а ТС – это тоже продукт культуры!) предстает как единый закономерный процесс «прогрессирующего (выделено нами – М.М., Л.Ш.) развития истины». С этим принципом прямо совпадает закон Альтшуллера о развитии системы в направлении повышения уровня ее идеальности.

Закону Гегеля о переходе количества в качество соответствует закон Альтшуллера о развитии рабочего органа ТС и изменении – при открытии новых знаний – принципа действия системы.

Закон Гегеля о единстве и борьбе противоположностей проявляется в предъявлении к ТС новых требований и возникновении противоречий, только после разрешения которых происходит ее развитие – создается новая функционирующая система.

И закону отрицания отрицания соответствует смена систем, каждая из которых идеальна только в момент возникновения и на данном этапе развития науки [4, 10].

Таким образом, ЗРТС, выявленные Альтшуллером, соответствуют общим законам диалектики Гегеля. И именно за соответствие этим законам ТРИЗ часто называют «прикладной диалектикой».

Детализация ЗРТС позволяет вскрыть ряд закономерностей развития систем, что обеспечивает нас инструментом для их анализа и прогноза развития, а использование понятия «Идеальная система» позволяет ввести критерии количественной оценки.

Вернемся к вопросу: происходит ли развитие искусственных систем по ЗРТС? Литературные источники и собственные исследования авторов показывают, что «Да». Так, рассматривая эволюцию общества и выделяя в ней первобытный, сельскохозяйственный, индустриальный и информационный этапы (по направленности экономики на производство основных видов продукции), В.Е.Хмелько считает, что «структурная эволюция общественных продуктивных сил происходит в одном направлении.» И прогнозирует пятый этап – человекотворческий: «производство и воспроизведение человека как творческой личности» [21].

Современный подход к пониманию сущности и механизмов власти показывает, что она реально работает и осуществляется не через прямое насилие, а прежде всего через манипуляцию средой, в которой принимаются решения, семантическим и информационным полем социума, манипуляцией специфическими формами знания. [20] Иными словами – через контроль над сознанием: в терминологии ТРИЗ – переход на микроуровень.

Философская антропология также проходит различные этапы развития в рассмотрении человека: как микрокосмос – в античности; как единство духовности, души и тела в связи с Богом посредством любви, веры и надежды – в средние века; как существо разумное, волевое и страстное, что проявляется в общественных отношениях – в новое время; как существо, в котором подсознательное господствует над сознательным, осваивающее мир и стремящееся к его пониманию посредством языка, бунтующее против однообразия и нивелирования себя как личности – в последний век [12].

Человеческое сообщество и культура возникли как потребность выжить и обеспечить себе наиболее благоприятные условия существования. Социальная среда, таким образом, тоже искусственная система и тоже стремится к идеальности – к воспитанию в человеке толерантности, к умению жить среди себе подобных [24].

Были также проведены исследования ряда других искусственных систем, в частности, таких, как методология технического творчества, функция и содержание системы образования, юридические нормы, субъекты хозяйственной деятельности, формы музыкальных произведений и других. Результаты показали, что их развитие происходит в соответствии с теми же закономерностями, что и развитие ТС, т. е. в направлении повышения уровня их идеальности. Такой вывод позволяет применить ЗРТС к более широкому классу категорий, прогнозировать – на основе этих законов – их развитие и заменить традиционно существующий исторический подход к изменению искусственных систем (констатацию фактов: было – стало) на функциональный: каждое изменение такой системы – это результат возрастающих потребностей человека.

ТРИЗ, таким образом, становится основой для создания практической методологии анализа проблем, возникающих при функционировании искусственных систем, и базой для создания ТРИС – теории развития искусственных систем. Объектом исследования ТРИС является процесс развития искусственных систем, предметом исследования – причины и объективные закономерности этого развития, целью – выявление этих закономерностей и создание методологии для поиска наиболее эффективных решений проблемных ситуаций, и методами – анализ процесса изменения искусственной системы как продукта творческой деятельности [16, 17, 18].

Литература:

1. Алексеев И.С. Способы исследования системных объектов в классической механике //Системные исследования. Ежегодник, 1972. – М.: Наука, 1972. – С.73.
2. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. М., Московский рабочий, 1969. – 265с.
3. Альтшуллер Г.С. История развития АРИЗ. Конспект занятия (рук.), 1986 г. http://www.altshuller.ru/triz2.asp
4. Альтшуллер Г.С. Творчество как точная наука. М., Советское радио, 1979. – 172с.
5. Альтшуллер Г.С., Фильковский Г.Л. Современное состояние Теории Решения Изобретательских Задач (рукопись), Баку, 1975г. http://www.altshuller.ru/triz2.asp.
6. Альтшуллер Г.С., Шапиро Р.Б. О психологии изобретательского творчества \\Вопр.психологии, 1956, №6, с.37-49.
7. Анохин П.К. Узловые вопросы теории функциональной системы. М.: Наука, 1980. - 196 с.
8. Берталанфи Л. фон. Общая теория систем – обзор проблем и результатов //Системные исследования. Ежегодник. 1969, – М.: Наука, 1969. – С.30.
9. Богданов А. Тектология. Всеобщая организационная наука. - М.: Экономика, 1989.
10. Гегель Г.В.Ф. Наука логики. В 3 т. М., 1970 – 1972гг.
11. Гостев А.А. Актуальные проблемы изучения образного мышления//Вопросы психологии. 1984, №1, С.114-119.
12. Канке В.А. Основы философии. – М., ЛОГОС-Высшая школа, 2000. –287с.
13. Меерович М.И. О терминологии функционально-системного подхода// ТРИЗ-педагогика в системе непрерывного образования. Саратов, 2005. С.12-16.
14. Меерович М.И. Формула улыбки чеширского кота. Одесса. 1992. - 2с. (Фонд ЧОУНБ, 1992-1993. Вып. 4-5. п.7).
15. Меерович М.И. Формулы теории невероятности. Технология творческого мышления. - Одесса: ПОЛИС, 1993. - 232 с.
16. Меерович М.И. Шрагина Л.И. «Идеальные» системы в контексте теории развития искусственных систем//Наукове пізнання: методологія та технологія. №10, 2002. С.75-77.
17. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Основы культуры мышления //Школьные технологии. Россия. 1997. N5. - 200 c.
18. Меерович М.И., Шрагина Л.И. Законы развития искусственных систем //Успехи современного естествознания, №5, 2004, Прил.№1. С.241-243.
19. Первый семинар для разработчиков ТРИЗ – Петрозаводск-80. Журнал ТРИЗ, 1997, №1, С.19.
20. Пистрый В.И. Культурно-психологические аспекты властных отношений. //Практична психологія в контексті культур. Київ. НІКА-ЦЕНТР. 1998. С.153-160
21. Тертычный А. Фукуяма ошибся: «конец истории» отодвигают украинские исследователи//Зеркало недели, №13 (438), 5 апреля 2003г, с.20.
22. Уемов Авенир, Сараева Ирина, Цофнас Арнольд. Общая теория систем для гуманитариев. Wydawnictwo Uniwersitas Rediviva. 2001. – 276c.
23. Философский словарь. Под ред. И. Т. Фролова. М.: Изд. полит. л-ры, 1991. С.142.
24. Шрагина Л.И. От национальной нетерпимости к толерантности как проявление развития духовности человечества//Педагогика XXI века, Одесса. 2000. С.36-39.