В чем заключается принцип эмерджентности
Добро пожаловать в эпоху эмерджентности
В теории систем эмерджентностью называют наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам (как в отдельности, так и в их сумме). Элизабет Комсток, вице-председатель General Electric, рассказывает, как эмерджентность влияет на нашу жизнь и работу, и при чём здесь информационные технологии.
Скорость движения информации увеличивается, и мы движемся быстрее вслед за ней. Все больше людей выходит в онлайн (только в 2016-2017 гг. их более 2,3 миллиардов), и результатом этого становится фундаментальная и стихийная реструктуризация нашего коллективного поведения. Верхний слой нашей развивающейся цифровой нервной системы планетарного масштаба впитал в себя извечные факторы изменений — человеческие потребности, политику, географию и культуру — и создал на их основе новые схемы и образцы. Каждому из нас, особенно тем, кто управляет компаниями, необходима новая система координат.
Важной частью этой системы координат является эмерджентность — принцип самоорганизации, который объясняет развитие сложного из простого и возникновение порядка из хаоса.
Эмерджентность объясняет сложные феномены в различных областях — таких, как термодинамика, биология и цифровые технологии. Эту концепцию используют для объяснения принципов развития городов и того, почему некоторые институты успешно функционируют в долгосрочной перспективе, а другие — исчезают. Это базовый принцип, лежащий в основе сложного коллективного поведения естественных систем, который частично объясняет то, как компьютеры достигают своей полезной сложности, несмотря на то, что их работа основана на нескольких простых процессах.
Мы живем в эпоху, которую я называю «Эпохой эмерджентности».
Это время характеризуется быстрым закатом традиционных институтов при том, что замена им еще не оформилась. Мы живем в хаотичном, порой тревожном и неопределенном пространстве между старым и новым.
Если мы успешно пройдем этот период, то можем оказаться в историческом эквиваленте такого момента в творческом процессе, когда хаос сменяется порядком, и новая модель, решение или структура становятся очевидными.
Приняв и поддержав эмерджентные системы в бизнесе, политике и технологиях, мы сможем намного полнее раскрыть человеческий потенциал, чем когда-либо в истории, и обрести ранее недоступные блага.
Не буду утверждать, что это чисто мои идеи. Я синтезировала их из общих тем и взглядов, найденных в работах других специалистов различных областей и отраслей, добавив в них собственные выводы. В действительности, в эту новую эпоху особенно важно развивать способность к такому синтезу отдельных точек зрения, наборов данных и выводов. Понятие «Эпохи Эмерджетнонсти» возникло в моем мышлении так же стихийно и неожиданно, как и тот феномен, которое оно объясняет.
Две стороны эмерджентности
У эмерджентности, как я ее называю, есть два ключевых аспекта.
Первый заключается в том, что в настоящее время мы имеем дело с огромным количеством эмерджентных систем и технологий. Нет ни одной области человеческой деятельности, которая сейчас не находилась бы на перепутье. У каждой из них есть множество вариантов будущего развития, представленных новыми открытиями, бизнес-моделями или изобретениями.
Второй аспект эмерджентности более странен и лучше описывает нашу историческую реальность. Эмерджентная система, как указано выше, — это система, в которой порядок рождается из хаоса. Это также система, мощь и структура которой создается сетевой организацией, а не определяется иерархией свыше. Отдельные компоненты любой эмерджентной системы работают на основе относительно простых правил, но когда они взаимодействуют друг с другом в массе, они могут развиться в комплексные адаптивные структуры.
Бесчисленные индивидуальные нейроны, которые соединяются в человеческом мозге, множество птиц в стае, отдельные муравьи в колонии и ряды электрических цепей внутри компьютера — все это примеры простых объектов, работающих вместе и создающих нечто большее, чем сумма частей.
В мире бизнеса эмерджентность объясняет, почему некоторые технологические стартапы внезапно получают сверхбольшие оценки рыночной стоимости и невероятно быстро расширяют свой функционал. Дело не в приложении или сайте, создающих ценность, но в коллективном поведении людей, которые их используют.
К концу 2016 года число пользователей Facebook выросло настолько, что его больше не считают просто социальной сетью. Благодаря более 2 миллиардам пользователей, компания по факту превратилась в политического организатора, крупный (хотя и весьма проблемный) источник информации, глобальную платформу дистрибуции видео, рынок товаров и даже рабочих мест.
Многофункциональность Facebook опирается на размеры этой сети. Как только система, которая способна воспроизводить эмерджентное поведение, вырастает до определенных масштабов, применение тех же правил, которые управляли ее работой ранее, начинает приводить к совершенно иным и иногда полезным результатам.
Классический пример в природе — это муравейник. Как отмечал известный биолог Эдвард Осборн Уилсон, социальное поведение муравьев — самое сложное после людей. При этом эти социальные структуры возникают в результате простого поведения. Колония, в которой муравьи отслеживают и перерисовывают гормональные следы, оставленные другими особями в процессе своего перемещения, создает муравейники, вырабатывает эффективную форму использования всех имеющихся запасов пищи, учится защищать свои жилища и территорию, мигрировать и выживать в экстремальных условиях. Некоторые муравьи не подчиняются правилам, но когда популяция вырастает до определенных размеров, ее коллективный разум и мощь становятся приказной силой намного более высокого порядка. Если говорить о муравьях, то чем их больше, тем они умнее. Эмерджентный разум позволил им выживать, практически не изменяясь, в течение последних 90 миллионов лет.
Но вот что странно. Мы понимаем, как работают эмерджентные системы в природе, только потому, что сначала заметили, что похожие принципы делают умными наши компьютеры. Как пишет Стивен Джонсон в книге Emergence, открытие свойств эмерджентности произошло на стыке идей Алана Тьюринга, отца-основателя современных вычислений, и Ильи Пригожина, химика-первооткрывателя. Цифровые системы по структуре также являются эмерджентными системами.
Это означает, что поскольку мы перемещаем нашу информацию, деньги, товары и услуги через цифровые системы, у этих систем повышается вероятность проявления полезной эмерджентности.
Жители Европы и Северной Америки могут посчитать, что такая коллективная реорганизация вокруг потоков цифровой информации у них уже произошла. Но это ошибочное восприятие, вызванное высокой видимостью отраслей, которые первыми превратились в цифровые — музыки, финансов и журналистики.
В реальности цифровая трансформация только-только началась. По данным консалтингового агентства McKinsey, 82% предприятий США в полной мере не реализовали потенциал цифровых технологий. Некоторые из самых крупных наших отраслей (например, производство и здравоохранение) на самом деле являются наименее оцифрованными. Потенциал роста, стимулируемого цифровыми технологиями, в развивающихся странах еще больше.
Масштабы цифровых преобразований, которые нам только предстоит пережить, поражают воображение. По прогнозам, в ближайшие полтора года число пользователей сети Интернет вырастет от текущего показателя в 3,6 миллиардов до 5,8 миллиардов, причем большую часть этого прироста дадут мобильные устройства. Иными словами, 1/3 всего населения мира в ближайшие 18-24 месяца впервые выйдет в онлайн. Прибавьте к этому приблизительно 50 миллиардов машин, которые будут постоянно обмениваться друг с другом информацией по одной и той же сети к 2020 году.
Если говорить о бизнесе, среда, созданная в результате этого крупномасштабного сдвига, позволит самым ценным компаниям на неопределенное время возглавить реорганизацию существующих активов и опыта, выстроенных вокруг потока цифровой информации.
Два самых успешных стартапа Кремниевой долины, Uber (стоимость на момент написания статьи — 62 миллиарда долларов) и AirBnB (стоимость — 25 миллиардов долларов) — это именно такие компании. Ни одна из них на самом деле не производит активы, которые продает, но каждая из этих компаний создала новый поток информации, который позволил отдельным агентам (людям со смартфонами) по-новому реагировать на местонахождение этих активов в режиме реального времени. Взаимодействие пользователей в массе привело к возникновению новых типов поведения и новых рынков, основанных на этих типах.
Это похоже на то, как если бы у муравьев появился новый набор феромонных команд, или на то, как если бы клетки мозга выработали новый способ передачи сигналов. Эмерджентные системы чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям в первоначальных условиях работы. Перенастройка этих условий приведет к самопроизвольному появлению новых структур.
Если вы знаете, как будут выглядеть эти структуры, или, что еще лучше, сумеете создать и оформить прорывные силы, которые будут их определять, то получите бесценное стратегическое преимущество.
Если говорить о широко распространенных и более понятных активах вроде автомобилей и недвижимости, это преимущество будет у стартапов. Но для тяжелых и специализированных отраслей промышленности крайне важно владеть не только конкретными специализированными материальными активами, но и глубокими знаниями об их производстве и эксплуатации.
Ускорение и (пере)распределение
По данным Всемирного экономического форума, технический прогресс последних нескольких десятилетий вывел половину населения Земли из состояния нищеты.
Это крайне быстрая перемена, которую мы к тому же видим в режиме реального времени. У нее есть положительные результаты, но при этом она повышает уровень тревожности в обществе. Повышенная миграция людей и вызволение населения из-за черты бедности при помощи капитала также могут иметь непредсказуемые и малопонятные последствия вроде BREXIT и недавних результатов выборов в США. В причудливом сочетании мотивов отражаются положительные и отрицательные импульсы жизни в Эпоху эмерджентности.
С одной стороны, люди, очевидно, стремятся избавиться от правительственной бюрократии, которая по большей части не способна идти в ногу со временем. С другой стороны, налицо реакционное желание отделиться от быстро развивающейся глобальной экономики, которое зачастую также отделяет людей и от знакомых ценностей и институтов, даже если они этого не хотят или не осознают этого.
Мы уже проходили похожие периоды нестабильности, вызванные информационными стимулами, хотя и не в таких масштабах и не с такой скоростью, которые мы наблюдаем в последние два-три десятилетия. Внезапное возвращение интереса к античной литературе и ее переводы, а также связанный с ними мощный поток информации, поступавший из монастырей Европы, привели к наступлению эпохи Возрождения. В XIX веке мировая экономика спонтанным образом выстроилась вокруг новых потоков информации, порожденных широким распространением печатной литературы и возможностью передавать данные со скоростью движения пароходов и поездов, а также по телеграфу. Результатами этих процессов стали переход от монархии к демократии, который занял почти столетие, более широкое признание прав женщин и меньшинств, ликвидация глобальной работорговли и технологическая революция.
Интернет вещей (в терминологии GE — «промышленный интернет») — это печатный станок нашего поколения. Эта технология вплетает поток цифровой информации в материальный мир и обещает наделить этот материальный мир такими же адаптивными эмерджентными функциями, какие мы видим у муравьев, в нейронах и цифровых системах.
Некоторые считают, что растущая сложность подключенных машин — это зачатки угрозы, которая проявит себя в будущем. Я предпочитаю видеть здесь не угрозу, а возможности для обучения. Наша расширенная глобальная нервная система растет и развивается, и мы вырабатываем новые отношения с ней.
Как и в случае любых новых отношений, у нас есть выбор. Мы можем их развивать или затормозить этот процесс. Лучший выбор в этой ситуации — тот, который сможет освободить нас от каторжного труда и нищеты в будущем — это развиваться, двигаться вперед, внедрять инновации с опорой на цифровые системы и исследовать незнакомые ранее области. Эта перспектива может внушать опасения, но она обладает огромным потенциалом.
Эмерджентность
Эмерджентность (от англ. emergence — возникающий, неожиданно появляющийся) [1] в теории систем — наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями; несводимость свойств системы к сумме свойств её компонентов; синоним — «системный эффект».
В биологии и экологии понятие эмерджентности можно выразить так: одно дерево — не лес, скопление отдельных клеток — не организм. Например, свойства биологического вида или биологической популяции не представляют собой свойства отдельных особей, понятия рождаемость, смертность неприменимы к отдельной особи, но применимы к популяции или виду в целом.
В эволюционистике выражается как возникновение новых функциональных единиц системы, которые не сводятся к простым перестановкам уже имевшихся элементов.
В почвоведении: эмерджентным свойством почвы является плодородие.
В классификации систем эмерджентность может являться основой их систематики как критериальный признак системы.
См. также
Примечания
Эволюция • Доказательства эволюции | |
Эволюционные процессы | Адаптация • Преадаптация • Экзаптация • Абаптация • Видообразование • Микроэволюция • Макроэволюция |
---|---|
Генетика популяций | Дрейф генов • Естественный отбор • Изоляция • Поток генов |
Происхождение жизни | Возникновение жизни • Химическая эволюция • Гипотеза мира РНК |
Исторические концепции | Дарвинизм • Ламаркизм • Пангенезис • Ортогенез • Номогенез • Сальтационизм • Катастрофизм |
Современные теории | Синтетическая теория эволюции • Теория прерывистого равновесия • Нейтральная теория молекулярной эволюции • Эволюционная биология развития • Эпигенетическая теория эволюции |
Эволюция таксонов | Растения • Земноводные • Рептилии • Птицы • Млекопитающие • Китообразные • Человек |
История эволюционного учения • Хронология эволюции • История жизни на Земле |
Полезное
Смотреть что такое «Эмерджентность» в других словарях:
ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ — [ Словарь иностранных слов русского языка
эмерджентность — сущ., кол во синонимов: 1 • целостность (23) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов
ЭМЕРДЖЕНТНОСТЬ — Качество, свойства системы, которые не присущи ее элементам в отдельности, а возникают благодаря объединению этих элементов в единую, целостную систему Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
Эмерджентность — (от англ. emergence возникновение, появление нового) внезапно возникающее качество в меняющейся, эволюционирующей системе; одно из ключевых положений синергетики … Начала современного естествознания
эмерджентность — (< эмерджентный) В лингвистике текста: приращение смысла, возникающее в процессе функционирования языковых, в частности, лексических единиц в тексте; напр. рыбка – уменьш. ласк. к слову рыба и существительное рыбка в сказке Пушкина: возникает… … Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило
Эмерджентность — эффект взаимосвязи и взаимодействия, не аддитивный по отношению к локальным эффектам. Это свойство системы в целом, которое не присуще составляющим ее элементам … Толковый словарь «Инновационная деятельность». Термины инновационного менеджмента и смежных областей
Эмергентность — Эмерджентность (англ. emergence возникновение, появление нового) в теории систем наличие у какой либо системы особых свойств, не присущих её подсистемам и блокам, а также сумме элементов, не связанных особыми системообразующими связями;… … Википедия
термины и понятия лингвистики текста — В качестве единицы анализа и описания материала была принята информационная модель текста, раскрывающая терминосистему лингвистики текста не как набор тематически близких терминов, а как полевую структуру, в которой термины, называющие элементы… … Словарь лингвистических терминов Т.В. Жеребило
СОЦИАЛЬНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ — процесс непосредственного или опосредованного воздействия социальных объектов друг на друга, в котором взаимодействующие стороны связаны циклической причинной зависимостью. СВ. как вид связи представляет интегрированность действий, функциональную … Новейший философский словарь
АМЕРИКАНСКАЯ ФИЛОСОФИЯ — филос. мысль в США. Особенность А.ф. в том, что хотя она развивалась под сильным влиянием идей и концепций, проникавших из Европы, последние обретали здесь новый смысл и звучание. Первые проявления филос. активности в США датируются 17 в., что… … Философская энциклопедия
ПРИНЦИПЫ ЭКОЛОГИИ
научный электронный журнал
Аналитический обзор
Принцип эмерджентности в экологии
Коросов Андрей Викторович | д. б. н., Петрозаводский государственный униерситет, Петрозаводск, пр. Ленина, 33, korosov@psu.karelia.ru |
Ключевые слова: системная экология системный подход эмердженция моделирование | Аннотация: Эмерджентными свойствами обычно считают немногочисленные особенные качества объектов, резко отличающие сами объекты от слагающих их частей. Логический анализ показывает ограниченность этой точки зрения, связанной с приданием понятию «система» онтологического содержания. C методологической точки зрения все качества объектов природы оказываются эмерджентными и число их бесконечно. Эмердженция оказывается характеристикой исследователя, который подробно рассматривает лишь некоторые свойства вещей, привлекшие его внимание. Принцип эмерджентности — это логический метод исследования ярких «системных качеств» с опорой на знание о свойствах и связях между элементами системы; между системой и объектами ее среды. Ключевым моментом является поиск неких «зачаточных» свойств компонентов системы, которые при взаимодействии между этими компонентами существенно усиливают степень своего проявления и становятся эмерджентными «системными» свойствами. © Петрозаводский государственный университет ВведениеПринцип эмерджентности (англ. emergent – внезапно возникающий, от лат. emerge — появляюсь, возникаю) имеет множество формулировок, а сам термин – разнообразные синонимы (принцип эмердженции, эмергенции, синергии, упорядоченной целостности, закон образования системного качества, системный переход). В биологической литературе термин «эмердженция» ассоциируется с понятиями «порядок», «самоорганизация», «организм», «становление», «возникновение» («эмерджентная эволюция»). С помощью этого понятия стараются отобразить некие особенные свойства объектов («систем»), которые отсутствуют у более простых элементов, слагающих эти объекты; свойства эти уникальны и достаточно редки. Принцип эмерджентности иногда используется для построения здания теоретической экологии (Одум, 1986; Реймерс, 1994; Краснощеков, Розенберг, 2002; Розенберг, Рянский, 2005); изредка привлекается для построений системной экологии (Телеманов, 2010). К сожалению, это системное понятие не используется в явном виде при проведении количественных биолого-экологических исследований – ни в одном источнике по приемам моделирования нельзя встретить понятия «эмерджентность» или «целостность» в качестве приемов построения моделей. Методологическое содержание этого термина во многом остается невостребованным. Между тем, очевидным достижением системной методологии является именно разработка проблемы целостности, одним из аспектов которой является эмерджентность. «Системный подход. В отчетливой форме он сформулирован в новой методологической установке, что целое (система) не только не детерминируется однозначно совокупностью его элементов или их групп и не сводится к ним, но, напротив, последние детерминируются целым и лишь в его рамках получают свое функциональное объяснение и оправдание» (Ракитов, 1977, с. 54). Методологический смысл идеи целостности состоит в том, что, изучая любые природные объекты, мы можем предполагать модификацию свойств частей (именуемых элементами), образующих этот «целостный» объект (именуемый системой). При этом говорят о двух проявления целостности – внешнем (эмерджентность) и внутрисистемном (интегративность, целостность). Сложившаяся практика неиспользования этого понятия объясняется, с одной стороны, его сложностью. Интригуя своей эффектностью, идея эмерджентности целиком передается в область интуиции, которая громоздит множество ненужных атрибутов этого явления. Технология же моделирования требует прозрачности своих логических основ, поэтому многие ценные, но неадекватно поданные системные идеи отвергаются «биомодельерами» с порога. С другой стороны, обычная интерпретация принципа эмерджентности носит онтологический (опредмеченный) характер, а тем самым приводит к противоречиям и лишает данный принцип мышления методологического смысла. Свою задачу мы видели в том, чтобы рассмотреть практику использования этого системного понятия в биолого-экологической науке, максимально прояснить интерпретацию системных принципов мышления, выявить ее назревшие противоречия и предложить схему (технологию) применения принципа эмерджентности в экологических исследованиях (в том числе при моделировании). В дальнейшем изложении используем «метод от противного»: последовательно, в критическом ключе рассмотрим широко распространенные утверждения, противоречащие пониманию принципа эмерджентности как методологической установки. Аналитический обзор«Эмерджентные свойства присущи настоящим системам, но не нагромождениям»Базой для подобных утверждений служит узкое, предметное (онтологическое) понимание термина «система». «Система – это нечто такое, что в результате взаимодействия своих частей поддерживает свое существование и функционирует как целое. …Системы функционируют как целое, а это значит, что у них есть свойства, отличающиеся от свойств составляющих их частей. Они возникают, когда система работает» (О’Коннор, Макдермотт, 2006, с. 20, 31). Так формируется представление о том, что целостность присуща только динамической, «функционирующей», живой системе, ярким примером которой является организм (обычно человека). Почти всегда подобные дефиниции несут содержание, навеянное теми объектами, которые исследуют сами авторы. Так, если определение «технической системы» (технического объекта) звучит ясно и однозначно: «Техническая система – это совокупность упорядоченно взаимодействующих элементов, обладающих свойством, не сводящимся к свойствам отдельных элементов, и предназначенная для выполнения определенных полезных функций» (Саламатов, 1991, с. 38), то отсюда вовсе не следует вывод о том, что объекты, этим свойством не обладающие, нельзя считать системами. Ранее мы показали (Коросов, 2008), что подразделения природных тел и явлений на «системы» и «несистемы» в явной форме игнорируют основы логики системного подхода. Любой объект природы можно признать «системой» и исследовать (в том числе с помощью моделирования) его разнообразные целостные и эмерджентные свойства. Кроме того, само понятие «динамические» в устах биолога слишком антропоморфно (витаморфно), привязано к скорости физиологических процессов (человека). Геолог же в контексте процессов протяженностью в миллионы лет может воспринимать «мертвый» булыжник не менее динамичным, чем биолог – молекулу фермента в клетке. Эмерджентные качества можно обнаружить у любых объектов, в том числе и неживых, «нединамичных»: статичные строения (дворцы, мосты, склады), имеющие различные формы, предназначение и эстетическую ценность, по своим свойствам не равны груде кирпичей, из которых созданы. Помимо динамичности, многие авторы проводят разделение «систем» и «несистем» по другим основаниям. «Набор не связанных между собой частей не образует системы. Это просто беспорядочное нагромождение» (О’Коннор, Макдермотт, 2006, с. 28). К сожалению, авторы не приводят конкретных примеров «нагромождений» по той, видимо, причине, что слишком очевидны будут их противоречия, опровергающие подобное разделение. В цитированной работе через несколько страниц текста в список явных эмерджентных свойств авторы включают температуру и давление (Там же, с. 33) – характеристики типичного «нагромождения» молекул газа, тепловое движение и упругость которых и создает эти свойства. Мы решили дополнить авторскую таблицу примерами эмерджентных свойств тех объектов, которые были отнесены в ней к «нагромождениям», чтобы искусственность принятого деления стала очевидной (табл.). Таблица. Примеры эмерджентности «нагромождений»
Как было показано нами ранее, методологическое содержание и работоспособность системного подхода сохраняется только в том случае, если в определение системы не вкладывать онтологический смысл. Система – это мысль об объекте природы и деление вещей на «системы» и «несистемы», или «нагромождения», совершенно ненаучно. Мысль об «истинных системах», объектах, «цельных от природы», высказывалась еще Аристотелем. «Целым называется то, у чего не отсутствует ни одна из тех частей, состоя из которых, оно именуется целым от природы» (Аристотель, 1975, с. 174). При этом под «природой» объекта понимается его «идея»: «Ведь недостаточно знать, из чего состоит часть… мы попытаемся скорее определить его форму, чем материю… надо будет сказать и о его внешнем виде и каково оно по идее, ибо природы формы имеет большую силу, чем природа материи» (Аристотель, 1937, с. 37—38). Подобные теории в биологии называются витализмом и отвергнуты наукой более 150 лет назад. И тем не менее многие авторы возвращаются к бесплодной мысли «цельного от природы». «Сам факт выделения части в целом полностью зависит от изобретательности приема выделения. в этом смысле выделение частей в целом есть акт произвола» (Преображенский, 1991, с. 71). Автор совершенно прав, если он имеет в виду первичное описание предмета. Однако научное познание никогда не заканчивается на первом шаге. Если декомпозиция системы была произвольной, тогда модель (теоретическая или количественная), построенная на этой понятийной базе, скорее всего не будет адекватна действительности. Последует второе, третье и т. д. выделение частей в целом, синтез новой модели, оценка ее адекватности. Когда решение проблемы сохраняет актуальность, то рано или поздно будет достигнута структурная и феноменологическая адекватность модели, но в этом случае уже бессмысленно говорить о произвольности полученного деления системы на части – критерием декомпозиции и дефиниции стала практика. Еще один фиктивный критерий «истинной системы» – ее «зрелость». «Именно в становлении заключается тайна целостности. Как правило, исследуются уже «ставшие» системы…» (Аверьянов, 1985, с. 184). Однако для установления зрелости системы нужны свои критерии, требуется самостоятельное научное исследование, выводы которого могут отличаться у разных авторов. Если принять на вооружение рекомендации автора исследовать «ставшие системы», есть опасение, что приступить к собственно изучению систем никогда не удастся. Кроме того, «созревание» присуще только динамическим, даже – только развивающимся объектам, так что этот критерий систем удаляет из поля зрения подавляющее большинство явлений и, естественно, не может являться методологическим принципом. Эмерджентные качества присущи любому объекту (объединению) независимо от природы, композиции, структуры, динамики. «Явление эмердженции состоит в том, что система обретает новые свойства, отсутствующие у ее элементов, которые при разделении или дроблении системы исчезают»Важнейшая тема, звучащая в определениях эмерджентности, – это несводимость свойств системы к свойствам ее элементов. В самой простой трактовке она звучит так: «Разделив систему на компоненты, вы никогда не обнаружите ее существенных свойств» (О’Коннер, Макдермотт, 2006, с. 32); «…Системное качество – появление нового свойства (надсвойства – вектора имеющихся свойств), которого не было ни у одного из элементов до включения в систему» (Саламатов, 1991, с. 58). К сожалению, в этих утверждениях нет никакой системной мысли. Всякий знает, что половина обеда — это совсем не то, что полный обед. Нельзя от фрагмента требовать свойств целого, хотя бы в силу действия законов сохранения (вещества, энергии, импульса). Обратное («появление» нового свойства при объединении частей в «целое») тоже неверно: сумма не равна одному из слагаемых. При более взвешенном (однако также неверном) подходе говорят о появлении таких свойств целого, которые превышают сумму свойств его частей. Якобы среди системных свойств есть свойства аддитивные (или суммативные, сложенные только из свойств частей), суперааддитивные (превышающие сумму свойств частей – собственно эмерджентные) и субаддитивные (меньшие, чем сумма свойств частей, – свойство целостности) (Блауберг, Юдин, 1972). «Свойства системы не сводятся к совокупности свойств частей, из которых она состоит, и не выводятся из них. …Агрегирование частей в единое целое приводит к появлению новых качеств, не сводящихся к качествам частей в отдельности» (Перегудов, Тарасенко, 1989, с. 361, 292). «Нередко поэтому говорят, что если свойства простых совокупностей аддитивны, т. е. суммируются или складываются из величин частей, то свойства систем как целостных образований неаддитивны» (Рузавин, 2005, с. 203). Пересказывая на свой лад афоризм Аристотеля («целое больше суммы своих частей»), авторы, видимо, забывают, что это базовое определение в неявной форме содержит вытекающее из философии классика утверждение о руководящей роли «энтелехии» («души») любой вещи, определяющей ее предназначение и форму. «Ибо мясо и кость в возможности еще не имеют собственной природы и не существуют по природе, пока не примут вида соответственно определению, с помощью которого мы и называем это мясом, а это костью» (Аристотель, 1981, с. 84). В этой интерпретации материю мяса до собственно мяса дополняет его «душа» (определяющая форму). Отбросив пережившие свой век идеи витализма, авторам современных системных построений следовало бы более отчетливо указывать, что́ является заместителем энтелехии, что́ именно порождает сверхсуммативность целого, каков источник этих, по сути, волшебных свойств целого? В конце концов, разве смысл методологии состоит не в том, чтобы указывать направления движения исследовательской мысли, а не загонять ее в тупик, констатируя чудесный характер явления? Каков же источник этих «новых свойств»? Появление у системы абсолютно нового свойства явно противоречит законам сохранения. Подход к решению проблемы можно найти в определении целостности по И. И. Шмальгаузену (1982, с. 15): «Нельзя говорить, что целое больше или меньше, чем сумма частей. Мы вообще не имеем суммы, так как свойства частей сняты, а в целом мы имеем новые свойства». Таким образом, свойства частей сняты и перенесены на целое, но в новом качестве, с новой силой выражения. Перенос этих свойств осуществляется при взаимодействии элементов системы, за счет связей между ними. «. Целостность характеризуется новыми качествами и свойствами, не присущими отдельным частям (элементам), но возникающим в результате их взаимодействия в определенной системе связей» (Блауберг, Юдин, 1972, с. 16). «Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов…» (Одум, 1986, с. 16). «…Целостность есть результат динамического взаимодействия составных элементов, система представляет собой нечто иное, чем просто сумма ее отдельных компонент» (Саати, Кернс, 1991, с. 21). «Какие бы удивительные свойства ни возникали при объединении элементов в систему, ничего мистического, взявшегося ниоткуда, здесь нет: новые свойства возникают благодаря конкретным связям между конкретными элементами. Новые качества систем определяются в сильной степени характером связей между частями» (Саламатов, 1991, с. 291–293). Обобщая высказывания цитированных авторов, можно сказать, что свойства системных элементов, объединенных в систему, существенно усилены («сняты»!), благодаря взаимодействию между ними (эффективность системы выше эффективности элементов). Любое «новое» системное свойство уже представлено у каких-либо элементов данной системы, но в неразвитом, зачаточном виде. Эмерджентное (качественное) своеобразие объекта проявляется в том случае, если остальные элементы системы работают на усиление этих свойств. Сущность эмерджентного принципа мышления, с одной стороны, состоит в целенаправленном поиске тех свойств, которые присущи системе, но слабо выражены у ее элементов, с другой стороны, в поиске тех свойств элементов, которые «усилились» при композиции в систему, но вместе с тем – и в исследовании специфики системной композиции (структуры), позволяющей элементам существенно активизировать свою сущность. Ярким примером использования принципа эмерджентности служит теория вепольного анализа (раздел АРИЗ, алгоритма решения изобретательских задач) (Альтшуллер, 1973), смысл которого и состоит в создании таких новых конструкций из ряда типичных элементов, которые демонстрировали бы новые «системные» качества. В биологической науке приходится действовать обратным порядком: изучение проявления эмерджентного свойства биосистемы должно вестись в направлении поиска его зачатка у системных элементов, только тогда можно понять способ существования и генезис самой биосистемы. В качестве ключевого примера рассмотрим популяционное свойство «жить вечно»: оно основано на таких «зачатках», реализованных в особях, как «жить недолго» и «передавать жизнь новым особям, своим потомкам». Композиция этих свойств (размножение) обеспечивает потенциально бесконечное существование популяции. В этом контексте важно рассмотреть попытки обосновать или проиллюстрировать проявление эмерджентности «методом от противного» – показать исчезновение эмерджентных качеств после деления или дробления «системы» на части. «Поскольку свойства системы присущи только ей самой, но не ее частям, то стоит разделить ее на части, как эти свойства исчезнут» (О’Коннер, Макдермотт, 2006, с. 35). Авторы приводят пример с телевизором, разделив который на две половинки, мы получим не две половинки изображения, но отсутствие изображения вообще. Конечно, половинка телевизора – это его часть, которая не показывает телевизионные передачи, т. е. явно не обладает эмерджентным качеством «системы» (правда, половинка жидкокристаллического телевизора все же будет показывать свою половинку изображения). Как мы уже разбирали (Коросов, 2009), иерархические подразделения всегда целесообразны, и если задаться целью (даже бессознательно) запутать вопрос, всегда можно разделить систему на такие элементы, у которых явно нет никаких зачатков системных качеств. Однако смысл системного подхода состоит не в том, чтобы остроумными манипуляциями поразить воображение, а в том, чтобы выяснить принципы функционирования исследуемых объектов, предметно и понятно объяснить содержание явления. Для этого следует выполнить рациональную декомпозицию целого. Если нижний уровень иерархии телевизора представить состоящим из кинескопа (способного светиться в потоке электронов), аналогового преобразователя (способного передавать электронным лучам последовательность сигналов) и антенны с усилителем (способным воспринимать радиоволны передач), то «волшебство» эмердженции пропадет. Взаимодействие частей телевизора приводит к взаимному усилению («востребованности») их свойств – визуализации радиоимпульсов. Для простоты мы не включили в эту систему человеческую способность синтезировать динамическое изображение по серии кадров; для насекомых картинка телевизора останется набором точек, а не фрагментом реальности – эмерджентность телевидения есть порождение человеческой психики. Этот пример показывает следующее. Конечно, делить систему можно на какие угодно части, мысленно хоть бы и распылить на атомы. Однако цель этого деления должна состоять в выяснении принципов функционирования объекта. И если первичное деление никак не объясняет нам генезис феномена, его следует отбросить и выполнить новую декомпозицию объекта (принять иную иерархическую организацию, композицию), которая, возможно, приблизит нас к пониманию его работы (существования). Корректной (системной) можно считать только целесообразную декомпозицию объекта исследования, выполненную для прояснения, а не для запутывания вопроса. В этом случае становятся понятны источники «эмерджентных» качеств. Принцип эмерджентности в том и состоит, чтобы, определив у объекта исследования некие особенные, важные, яркие свойства, выяснить их источник (внешний и внутренний), понять их генезис (а в системном анализе — и предпринять усилия по их изменению в желательную для нас сторону). Критика идеи «супераддитивности» может быть построена и по-иному. Чтобы утверждать особенность сверхсуммативных свойств, нужно быть уверенным, что у объектов природы есть суммативные свойства. Обычно в качестве таких свойств берут размер, массу и т. п. простые характеристики, которые в физическом отношении могут быть выражены простыми уравнениями a = b + c. Однако подобные примеры, апеллирующие только к интуиции, могут быть до смешного неудачны. Известно, что сумма масс электронов, протонов и нейтронов больше массы атома с тем же составом лептонов. Другая иллюстрация. Литр воды очевидно равен сумме 500 и 500 мл воды. Однако, смешав 500 мл воды и 500 мл спирта, мы получим не один, а 0.964 л смеси (явление контракции) (Фармацевтические технологии…, 2012). Эмерджентные свойства – это свойства частей объекта, преобразованные (усиленные, стабилизированные и т. д.) благодаря взаимодействию друг с другом; свойства одних элементов «набирают силу» от своих соседей посредством связей между ними – и становятся системными. «Эмерджентные свойства зависят от структуры (строения, композиции, организации. ) системы»Человеческая практика свидетельствует о том, что у вещей, которые отличаются по строению и элементарному составу, имеются разные свойства. «При объединении частей в целое возникает нечто качественно новое, такое, чего не было и не могло быть без этого объединения» (Перегудов, Тарасенко, 1989, с. 291). «Когда мы используем информацию для упорядочения множества разрозненных частей, целое будет иметь новое упорядочение, которое превосходит сумму частей» (Саати, Кернс, 1991, с. 84). В поисках источника эмерджентных качеств «систем» используются разные методологии – элементаризм, холизм и системный подход. Элементаризм Прием научного исследования, когда «…целое объясняется на языке свойств частей» (Блауберг, Юдин, 1972, с. 22), с помощью которого (эмерджентное) качество системы стремятся выразить на базе изучения свойств ее элементов, носит название «элементаризм» (физикализм) (рис. 1). Этот прием также часто называют редукционизмом, хотя элементаризм – то лишь одна из форм метода редукции. «Использование редукционизма предполагает попытки познать систему, разделяя ее на части и в деталях исследуя эти части» (Саати, Кернс, 1991, с. 89). «Целое можно изучать, расчленив его (редуцируя) на части, а затем, изучив их свойства, определить свойства целого» (Флейшман, 1982, с. 14). Сама процедура редукции в математике использует «рекуррентный одношаговый принцип», который «. заключается в принятии в качестве постулатов свойств и взаимодействий систем непосредственно нижестоящего уровня и вывода из них в виде теорем свойств систем данного уровня» (Флейшман, 1982, с. 15). Рис. 1. Блок-схема редукционного описания системы Fig. 1. Block diagram of the pressure reducing system description Идеализации объектов с помощью редукционизма оказались настолько эффективными в физико-математических науках, что привело к представлению о полном детерминизме природы в форме принципа абсолютного детерминизма. «Состояние Вселенной в данный момент можно рассматривать как результат ее прошлого и как причину ее будущего. Разумное существо, которое в любой момент знало бы все движущие силы природы и взаимное расположение образующих ее существ, могло бы… выразить одним уравнением движение и самых больших тел во вселенной, и мельчайших атомов… Оно могло бы охватить единым взглядом как будущее, так и прошлое» (П. Лаплас; цит. по: Клайн, 1988, с. 266). Оставляя в стороне содержательные физические аспекты проблемы, важно отметить уверенность автора в принципиальной возможности описания всех природных явлений методом редукции. «Характерным для классического понимания систем… было глубокое убеждение в том, что свойства, основные черты, законы функционирования таких объектов однозначно детерминируются свойствами образующих их элементов» (Ракитов, 1977, с. 53). Опыт показывает, что для многих явлений природы редукционное описание зачастую позволяет прогнозировать эмерджентные качества. Эмерджентная сила уравнения, объединяющего множество отдельных фактов и приобретающего содержание эмпирического закона, состоит в возможности объяснять и предсказывать явления. Некоторые из подобных примеров рассмотрены выше, добавим к ним новые. В книге В. В. Меншуткина (1993) приводится модель вертикального переноса в толще воды потока тепла, поступающего от солнца. «Имитация подъемов (апвеллингов)… представлена в виде. нескольких циркуляций, расположенных в вертикальной плоскости… Интенсивность циркуляций может меняться во времени. При слабой зависимости интенсивности циркуляции… от градиента плотности не наступает резкого отделения эпилимниона от гиполимниона. При усилении снижения интенсивности обмена с ростом вертикальной устойчивости слой скачка (термоклин) становится все более заметным» (Меншуткин, 1993, с. 26, 28, 29). Несмотря на, казалось бы, линейный (сплошной) перенос тепла с поверхности дна в толщу воды, при определенных параметрах процесса обнаруживается его дискретное изменение! Модель описала качественно иное общее состояние системы (распределение тепла в водной толще), чем это сделал отдельный элемент; модель обнаружила внутрисистемный источник упорядоченности. Еще один пример описания новых свойств у совокупности элементов – моделирование динамики численности промыслового стада диких оленей (рис. 2). В обычных условиях при диком выпасе рост численности популяции периодически приводил к перенаселению, подрыву кормовой базы, нарушению репродукции, повышению смертности и в конечном итоге – к резкому снижению поголовья. Привнесение обязательного и строго регламентированного отстрела привело к нетривиальным результатам. «В управляемой популяции. численность стабилизирована на уровне, обеспечивающем получение максимальной продукции популяции без подрыва ресурсов кормов и возникновения автоколебаний» (Иванищев и др., 1989, с. 133). Рис. 2. Блок-схема модели динамики популяции северного оленя Fig. 2. Block diagram of the model of population dynamics of reindeer Описать систему с позиций элементаризма – это значит описать элементы и их свойства, т. е. взаимоотношения между ними. При этом системное эмерджентное свойство не может быть ничем иным, кроме как свойством некоторого элемента (или блока элементов), продленным за границы системы, как бы выведенным из структуры взаимоотношений элементов и ориентированным на элементы внесистемной среды. Носителем системного свойства оказывается один (или несколько) из элементов системы, представляющие систему в ее связях с внешней средой. В примере с оленями описание популяционных процессов (роста, размножения, смертности, отстрела) проводилось с целью выразить общую численность животных. Важное обстоятельство состоит в том, что редукционное описание зачастую строится на нескольких языках. Для популяции оленей – это язык популяционной биомассы (кг) (питание и уничтожение кормовых запасов) и язык популяционной численности (экз.) (число участников в размножении, число выживших, число отстрелянных). При этом многие элементы оказываются мультифункциональными, играющими разные роли в динамике системы в целом. Например, взрослые особи принимают участие во всех функциях системы. Характерной чертой этого вида редукции является игнорирование того факта, что в действительности изучаемая «система» демонстрирует свое системное качество, только вступая в отношения с объектом околосистемной среды. Наличие внешнего объекта лишь предполагается, но явно не обозначается, его восприятие передается области интуиции. В приведенной модели популяции оленя один из внешних объектов (человек-промысловик) определен явно, он введен в качестве элемента системы «эксплуатируемая популяция». Однако многие компоненты среды (ареал, запасы питания, уровень численности хищников и т. п.) остаются за рамками рассмотрения модели. Холизм В практике количественного описания природы широко распространен другой прием научного описания, когда внимание акцентируется главным образом на взаимоотношении между «системой» и ее средой. «Объект объясняется как часть объемлющей его целостности, по отношению к этой целостности. он выступает в качестве элемента» (Блауберг, Юдин, 1972, с. 23). Этот вариант редукции именуется холизмом (если отбросить виталистические идеи собственно холистов). «Холисты пытаются исследовать систему, проверяя ее функции с точки зрения их отношений с окружающей средой» (Саати, Кернс, 1991, с. 89). При холистическом подходе целое рассматривается как неделимая данность, как «черный ящик», имеющий неизвестную внутреннюю структуру. Свойства системы изучаются в процессе выполнения какой-либо внешней функции. При этом подходе свойства изучаемой системы явно соотносят с определенными внешними системами, с которыми она вступает во взаимодействие. Чаще всего в таких описаниях свойства систем выражаются как реакции объекта на действие фактора – другого внешнего объекта (рис. 3).
Рис. 3. Блок-схема холистического описания «черный ящик»: y = f(x) Fig. 3. Block diagram of holistic description of the «black box»: y = f (x) Специфика системных свойств объясняется спецификой природы и силы действующего фактора: противодействие эквивалентно действию, сила реакции (y) пропорциональна (f) силе влияния (x). Такое мышление апеллирует к практике исследования физико-химических систем, в которых пропорциональность зависимости «фактор – реакция» сохраняется в пределах широкого диапазона их варьирования. Зачастую это диапазон «антропоморфного оптимума» – для температуры –20. +50˚С, размеров от 1 мм до 1 км, периода времени от 1 с до 1 года. Такая идеология формальной (линеарной) логики оказывается полезной и во многих биологических исследованиях. Аллометрические зависимости, приведенные выше, могут служить хорошими примерами: чем больше размеры (масса) тела животного, тем ниже интенсивность метаболизма, меньше плотность митохондрий в тканях (Шмидт-Ниельсен, 1982); чем выше температура среды, тем выше интенсивность обменных процессов в организме экзотермных животных (Калабухов, 1951); чем больше урожай кормов, тем больше жировые запасы медведя, тем раньше он уходит на зимовку (Пажетнов, 1990); чем меньше число зимних дней с ледяной коркой на поверхности земли, тем выше численность полевок летом (Ивантер, 1976) и т. д. (В скобках заметим, что холистическую идеологию явно использует элементаризм. Свойства элементов многокомпонентной системы выражены на языке «черного ящика». Например, в рассмотренной схеме (рис. 2) элемент «молодые олени, которые питаются, превращаются во взрослых или погибают» не декомпозирован.) Системный подход Реальный объект в силу своей энергетической или вещественной определенности реагирует на воздействие любых внешних факторов, если они нарушат эту его материально-энергетическую обособленность. Структура объекта является основой специфики его реакции на фактор. Если энергия стороннего фактора будет влиять на энергию реального объекта, то он, безусловно, продемонстрирует какую-нибудь реакцию в ответ. Как именно отреагирует объект, будет зависеть от характера влияния, строения и истории самого объекта. «Все бесконечные формы проявления вещи зафиксированы в самой вещи. как возможность» (Лосев, 1994, с. 349). Свойство – это проявление отношений между объектами, зарегистрированное у одного из них, «. свойство – это свернутое отношение» (Перегудов, Тарасенко, 1989, с. 81). Поскольку окружающих систему объектов (факторов) бесконечно много, то и ее возможных реакций бесконечно много (другое дело, что некоторые из них могут действовать крайне редко). «. Существуют не качества, а только вещи, обладающие качествами, и притом бесконечно многими качествами» (Энгельс, 1987, с. 539). «Одна и та же вещь допускает бесконечное количество модусов своей собственной данности; одна и та же вещь требует или предполагает бесконечное количество своих разнообразных интерпретаций, причем никакой интерпретативный подход не может исчерпать вещь целиком. Вещь и ее интерпретация, вернее же, сáмое самó вещи и его интерпретация – вот основная противоположность мысли и бытия. Сáмое самó есть тайна. Тайна есть то, что по самому существу своему никогда не может быть раскрыто. Но она может являться» (Лосев, 1994, с. 333, 337). Что касается темы новизны «эмерджентных качеств», нам кажется очевидным, что никакого «появления» «новых» свойств целого нет. Имеет место (часто неожиданное для наблюдателей) явление свойств вещей, вызванное взаимодействием специфически устроенной вещи с объектами окружающего мира. В этом взаимодействии поведение вещи внешне выступает как ее свойства. По-разному устроенные вещи могут иметь одинаковые свойства при сходных взаимоотношениях со средой, равно как и одинаково устроенные вещи «обретают» разные свойства в отличающихся условиях. Эмерджентные черты объектов природы имеют не только внутренний источник, но и внешний – взаимодействие с миром. Разрезанная пополам пластиковая лимонадная бутылка может служить воронкой, эфесом для кисточки, кормушкой для птиц, умывальником и пр. Нашу предметную аргументацию можно продолжить логической. Системный подход – это методология. Чтобы сохранить логическое содержание своих категорий, он не может предписывать объектам природы тех или иных определенных свойств, то или иное поведение. «. Попытки построения теории систем, основанной на понятии силы. удовлетворяют лишь своих создателей» (Блауберг, Юдин, 1973, с. 30). Утверждение о существовании у определенных систем неких особенных (эмерджентных) качеств – это утверждение фактов (онтология), а не предписание хода исследовательской мысли (методология). Выявлять определенные свойства у объектов природы может только специальная наука, а не методологическая. Например, все утверждения общей теории систем сделаны в отношении определенных математических объектов. Несмотря на то, что это идеальные, а не вещественные объекты, их свойства и отношения между ними специально задаются при формулировании математической проблемы. Обнаруживаемые при этом «эмердженции» являются следствием предзаданного взаимодействия и характеризуют не «системы вообще», а вполне определенный класс математических объектов. В отношении подобных объектов системный подход может высказываться так же, как и в отношении материальных тел, – все они потенциально имеют бесконечное число свойств. Однако он не может утверждать, что некоторые из них – собенные, эмерджентные. В то же время, системный подход не может отрицать многочисленных фактов проявления эмерджентных свойств реальных объектов, обнаруженных частными науками. Казалось бы, назревает очевидное противоречие – системный подход не может взять на вооружение факты частных наук, хотя должен давать рекомендации любой науке. На наш взгляд, это противоречие легко разрешается с позиций принципа целесообразности (Коросов, 2009). Если цель специального исследования состоит в изучении ограниченного числа свойств объекта исследования, то и обнаружиться может только ограниченное число эмерджентных качеств. Не предпринимая попыток специальных исследований «силы» проявления других свойств объектов, авторы не видят их особенностей и не считают эмерджентными (ограничивая разнообразие сред существования объекта). Каждый раз, рассматривая обычно единичное особенное качество, многие авторы путем неполноценной популярной индукции приходят к выводу о редкости эмерджентных качеств, возникающих только в особенных случаях особенно благоприятных сочетаний элементов. Если же признать ограниченность любых предметных исследований и потенциальную бесконечность свойств любого тела, то неизбежен логический вывод о бесконечном числе эмерджентных качеств любого объекта, до поры не замеченных исследователями. Более того, следует принять, что любое свойство объектов имеет эмерджентный характер, представляя собой результат специфического взаимодействия частей внутри целого и целого – со средой. Такой вывод, с одной стороны, не подвергает сомнению наличие эмерджентных свойств у реальных объектов, с другой стороны, сохраняет универсальность системного подхода (общность хода исследования любого феномена), не утверждающего ничего конкретного относительно реальных объектов. Вместе с тем, системный подход явно призывает исследовать источники любых свойств объектов, в том числе именуемых «эмерджентными». Такая логика должна ликвидировать рассуждения о качественном своеобразии некоторых, избранных систем и об исключительной редкости эмерджентных качеств. В то же время это утверждение не снимает проблему разной выраженности этих свойств, проблему порождения эмердженции разными композициями системных элементов и в разных условиях, исследование которых составляет предмет специальных наук. Все свойства системы – эмерджентны, любое качество объектов природы связано как с его составом и строением, так и с взаимодействием с объектами среды; количество этих свойств в потенции бесконечно велико у каждого объекта. «Опираясь на знание свойств элементов системы, невозможно предвидеть ее эмерджентные качества»В качестве своеобразного эмерджентного качества исследователи отмечают непредсказуемый характер поведения многих объектов. «Во взаимодействии между функциями двух или более компонент часто возникает непредвиденное или внезапно появляющееся свойство, которое не обнаруживается в любой отдельной компоненте» (Саати, Кернс, 1991, с. 76–77). «…Качественно новые, эмерджентные, свойства… экологической единицы нельзя предсказать, исходя из свойств компонентов, составляющих …единицу» (Одум, 1986, с. 15). «. Дать удовлетворительный прогноз о поведении сложной системы. опираясь только на собственный опыт и интуицию, практически невозможно. Сложные системы. реагируют на воздействия совсем иным образом, чем это нами интуитивно ожидалось» (Розенберг, 1984, с. 10). На это явление впервые обратил внимание Дж. Форрестер (2003, с. 196): «Интуитивно очевидные «решения» социальных проблем имеют тенденцию заводить в одну из нескольких ловушек, обусловленных характером сложных систем»; оно получило название «принцип контринтуитивного поведения» систем. Контринтуитивное поведение Наблюдая подобные явления, многие авторы отмечают большие сложности в поиске источника эмерджентных качеств. «Поведение системы не может быть предсказано на основании наблюдения за ее изолированными частями» (Саати, Кернс, 1991, с. 21). «Сложные свойства сложной системы нельзя изучить путем ее «расчленения»» (Розенберг, 1984, с. 7). Причин этой проблемы несколько. С одной стороны, изучаемая реакция биосистемы, как правило, представляет собой не простое физическое или химическое противодействие воздействию (третий закон Ньютона, принцип Ле Шателье), но является биологической реакцией, подготовленной всем ходом филогенетического и индивидуального развития биологических объектов (рис. 4). Природный фактор лишь высвобождает заранее подготовленную адаптивную реакцию; он как бы информирует биосистему о состоянии среды, позволяя биосистеме выработать наиболее эффективную стратегию для использования этой ситуации себе во благо. Эмерджентность в биологии проявляется как выживание биосистемы в самых разнообразных природных условиях.
Рис. 4. Блок-схема адаптивной реакции Fig. 4. Block diagram of the adaptive response При более глубоком рассмотрении оказывается, что специфика откликов названных объектов определяется корреляционными зависимостями частей биосистемы. Биологические реакции демонстрируют две черты – множество ответов на одно средовое воздействие и коррелированность этих ответов. В силу этого биосистема, испытавшая действие некоего фактора, передавая полученный импульс по внутренней цепочке зависимостей, может так изменить свои неконтролируемые человеком качества, что значение контролируемых качеств сойдет «на нет». Схема реакции биологической системы (рис. 5) включает элемент-рецептор внешнего воздействия (Э1), а также другой элемент (Э2), корреляционно связанный с первым и проявляющий себя какой-либо внешней реакцией по отношению к среде. В определенном диапазоне значений отношение «объект1 – элемент1» может реализовываться пропорционально (увеличение дозы – усиление реакции: чем меньше вес тела, то меньше и вес сердца; чем ниже температура, тем ниже темпы энергетического обмена). Однако, начиная с некоторого значения, на воздействие фактора начинает реагировать элемент Э2 (в силу корреляции с элементом Э1), проявляя свою реакцию в отношении с объектом 2 (увеличение дозы – новая реакция: чем меньше вес тела и вес сердца, тем коррелятивно быстрее становится пульс, появляется дефицит времени для прохождения импульса, компенсаторно увеличивается объема сердца; чем дольше держится низкая температура, тем больше вырабатывается фермента, тем выше скорость метаболизма пойкилотермных животных). В рассмотренной схеме элемент Э1 символизирует уровни обычного описания биосистем, а элемент Э2 – те уровни, которые обычно не попадают в описание. Простая модель отношения «биосистема – среда» оказывается существенно неполной, она не может выступать заместителем реальной системы даже в важнейших ее проявлениях. При этом основной причиной «неожиданности» поведения системы является недостаточно широкий взгляд исследователя, из поля зрения которого выпали некоторые (многие) свойства объекта исследования. Рис. 5. Блок-схема субстратного (органного) взаимодействия функции Fig. 5. Block diagram of the substrate (organ) interaction of functions Реакцию биосистемы как целого на окружающую среду удается объяснить, лишь проникнув в ее структуру. Если для «физических» систем характерна независимость многих отдельных качеств (в сходных диапазонах параметров среды), то биологические системы имеют в большинстве взаимообусловленные качества. Как бы дробно не исследовался биологический объект, рано или поздно в тех или иных условиях найдется свойство, коррелятивное изменение которого изменит поведение системы до неузнаваемости. Принцип эмерджентности направляет внимание исследователей на поиск специфической взаимообусловленности свойств биологических объектов. Омнипотентность Привести примеры, подтверждающее это эмпирическое правило, весьма трудно, поскольку расхождение между модельным прогнозом и реальностью исследователи считают, очевидно, неудачей, недостойной опубликования. На наш взгляд, напротив, несовпадение теоретических представлений и реальной ситуации должно стать объектом особенно пристрастного анализа, поскольку речь идет об обнаружении нового фактора, значимого для изучаемой биосистемы. Редкий пример такого рода тщательно проанализирован в работе В. С. Безеля (1987). При лабораторном исследовании состояния полевок, загрязненных через корм тяжелыми металлами, удалось определить пороговые уровни загрязнения организма, при которых наблюдается физиологическая патология; по данным о загрязнении растительности и животных тяжелыми металлами в районе их добычи теоретически был рассчитан показатель «доля пораженных особей» в дикой популяции полевок. Однако при натурных исследованиях состояния этих животных из дикой популяции «пораженных» особей обнаружить не удалось, несмотря на превышение порогов загрязнения, определенных в лаборатории как критические. Модель не совпала с реальностью. «Прямая диагностика состояния животных в выборках в большинстве случаев не подтверждает теоретической оценки. Подобное несоответствие мы видим в следующих возможных причинах. Практически невозможно установить в природных популяциях наличие у животных признаков поражения ЦНС. Эти отклонения ведут к неадекватной реакции зверьков на изменения внешней обстановки и являются мощным фактором избирательной элиминации “пораженных” особей хищниками» (Безель, 1987, с. 100). Неучтенный фактор – естественный отбор – оказался более могущественным, чем все прочие (токсикологические) факторы, включенные в модель. В рассмотренных примерах «эмердженция» выступает синонимом «неожиданности» поведения объектов, однако это понятие относится не к объекту исследования, но к исследователю. Чем меньше у автора багаж личного опыта наблюдений объекта в разных условиях, чем менее развито общее представление о нем (меньше «объем интуиции»), тем более неожиданными будут проявления свойств любых объектов. Для ребенка любое свойство – ново, непредсказуемо. Очевидно также, что степень «неожиданности» не может служить методологическим принципом. Эмердженция – это ограниченные по числу свойства изучаемых объектов, на которые человек обращает внимание в контексте своих целевых устремлений; особенно ярко проявляется эмерджентность в тех случаях, когда эти свойства оказываются непредсказуемым. Технология системного исследованияКаким же образом должно строиться моделирование биологических объектов, если ни редукционизм (игнорирование системного окружения), ни холизм (игнорирование внутренней структуры) не могут дать вполне адекватной модели биосистемы? Полноценное определение целостного объекта можно получить лишь, явно учитывая и структуру, и окружение «системы». Это понимал еще Ж. Кювье (1937, с. 129): «Различные части каждого существа должны быть таким образом координированы, чтобы сделать возможным существования данного существа как целого не только в самом себе, но и в отношении с другими». Аналогичные мысли высказывались и в античные времена о риторике. «. Для исполнения потребна наука, которой не все обладают, а для слушания — только чувство, которое всем нам дала природа. Иное будет доставлять удовольствие, а иное – только неприятность. «Кстати» происходит что-нибудь или «некстати», это определяется не наукой, а вкусом» (Дионисий Галикарнасский, 1978, с. 182, 184). Как хорошо отметил автор, законы отношения (соединения) частей системы (фраз, слов) – одни, они определяются наукой риторикой; законы же отношения системы со своим окружением (восприятие речи слушателями) – другие, они определяются и свойствами соседей (эстетическим вкусом). Эмерджентность – объективно двуликая черта системного мира. С одной стороны, потенции системы предопределены ее строением, с другой стороны, именно от объектов системного окружения зависит, какие именно потенции проявятся. Модельное описание эмерджентных качеств требует и редукционного, и холистического описаний свойств системы, чтобы на этой базе прийти к их синтезу, к целостной модели системы. В случае конкретного экологического исследования это означает, что систему важно исследовать на трех уровнях иерархии: на уровнях субэлементов, самой системы, надсистемы. «По мнению Пэттена (Patten, 1978), идеальное изучение какого-либо уровня системы включает изучение трехчленной иерархии: системы, подсистемы (соседний нижний уровень) и надсистемы (следующий верхний уровень)» (Одум, 1986, с. 17). При этом важно помнить, что никакое подразделение биосистем не может быть окончательным, дробность и состав систем меняются по мере углубления знания и появления новых задач исследования; адекватность модели всегда относительна и повышается по мере выдвижения и отбраковки промежуточных моделей. (Специальное исследование должно вести к формулировке закона, отбрасывающего необходимость системных построений.) В качестве примера системного подхода, в явном виде исследующего проявления эмерджентности (на трех уровнях иерархии), рассмотрим решение проблемы северных границ популяций животных (Шварц, 1980, с. 217–220). Сначала была поставлена проблема. «…Труднейший вопрос, который до сих пор служит предметом оживленных теоретических дискуссий. условия среды изменяются постоянно, границы распространения отдельных видов и природных комплексов выражены четко. На крайнем северном пределе своего распространения полевка-экономка нередко достигает плотности поселения, которая характерна для лесостепной популяции (экологический оптимум вида)». Затем была описана структура (субэлементы; редукционизм, 2 уровня) популяции полевок на 4 языках: сроки созревания последних генераций, плодовитость самок, устойчивость животных к снеготаянию, численность популяции. «Тундровые популяции полевок. обладают многими интересными приспособлениями. Одно их них – повышенная плодовитость и раннее половое созревание. Процветание популяций полевок становится возможным в случае реализации геометрической прогрессии размножения в течение одного сезона. Начало размножения полевок возможно лишь после спада весенних вод (. молодняк полевок в период бурного таяния снегов полностью погибал)». Изучение структуры и функции популяции позволило точно определить ее эмерджентные потенции репродуктивной системы. На первом уровне редукции описаны свойства субэлементов: гибель молоди от паводков весной и заморозков осенью, на втором уровне определена необходимая продолжительность цикла воспроизводства. «. Для реализации быстрого нарастания численности. продолжительность благоприятного для размножения периода не может быть меньше 130 дней». Затем настает очередь описания компонентов надсистемы (факторов среды), по отношению к которым и могут проявиться эмерджентные потенции популяции (холизм, уровни 2–3). Синтез редукционистской и холистической схем дают системную модель, которая позволяет сделать принципиальное заключение, решающее проблему дискретной границы ареала северных животных. «Задержка весеннего тепла на 5–6 дней может привести к выпадению одной из генераций грызунов. Реальный темп воспроизводства популяций полевок лишь в редких случаях совпадает с теоретическим. Ничтожные изменения длительности зимы севернее 67° кладут предел их распространению. Область распространения вида оказывается четко ограниченной. Граница. даже на крупномасштабной карте. представляет собой линию, а не размытую полосу». Результаты этого полноценного моделирования позволяют сделать общее заключение в форме эмпирического закона. ЗаключениеБиблиографияАверьянов А. И. Системное познание мира. М.: Политиздат, 1985. 263 с. Альтшуллер Г. Вепольный анализ: Метод. указания. Баку: ОЛМИ, 1973. 23 с. Аристотель. Метафизика // Соч.: В 4 т. Т. 1. М.: Мысль, 1975. 550 с. Аристотель. О частях животных. М., 1937. 220 с. Аристотель. Физика // Соч.: В 4 т. Т. 3. М.: Мысль, 1981. 613 с. Безель В. С. Популяционная экотоксикология млекопитающих. М.: Наука, 1987. 130 с. Белановский А. С. Физика с основами биофизики. Ч. 1. Гемодинамика, акустика, термодинамика. М.: Наука, 1984. 92 с. Блауберг И. В., Юдин Б. Г. Понятие целостности и его роль в научном познании. М.: Знание, 1972. 48 с. Блауберг И. В., Юдин Б. Г. Становление и сущность системного подхода. М.: Наука, 1973. 270 с. Богданов А. А. Системная организация материи // На переломе: Философские дискуссии 20 годов. М.: Политиздат, 1990. С. 422–435. Брусиловский П. М. Прогнозирование численности популяций. М.: Знание, 1989. 64 с. Галковский Г. А., Сущеня А. М. Рост водных животных при переменных температурах. М.: Наука, 1978. 144 с. Дионисий Галикарнасский. О соединении слов // Античные риторики. М.: Изд-во МГУ, 1978. С.165—221. Дольник В. Р. Аллометрическое «устройство» энергетики рептилий // Зоол. журн. 1999. Т. 78. № 11. С. 1330–1339. Иванищев В. В., Михайлов В. В., Тубольцева В. В. Инженерная экология. Л.: Наука, 1989. 144 с. Ивантер Э. В. Основные закономерности и факторы динамики численности мелких млекопитающих таежного Северо-Запада СССР // Экология птиц и млекопитающих Северо-Запада СССР. Петрозаводск, 1976. С. 95–112. Ивантер Э. В. Основные закономерности и факторы динамики численности мелких млекопитающих таежного Северо-Запада СССР // Экология птиц и млекопитающих Северо-Запада СССР. Петрозаводск, 1976. С. 95 Ивантер Э. В., Коросов А. В. Введение в количественную биологию. Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2003. 304 с. Калабухов Н. И. Методика экспериментальных исследований по экологии наземных позвоночных. М.: Сов. наука, 1951. 177 с. Клайн М. Математика. Поиск истины. М.: Мир, 1988. 295 с. Коросов А. В. Имитационное моделирование в среде MS Excel (на примерах из экологии). Петрозаводск: Изд-во ПетрГУ, 2002. 212 с. Коросов А. В. Принцип целесообразности и моделирование биосистем // Уч. зап. Петрозаводского гос. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. 2009. № 7. С. 40–46. Коросов А. В. Системы и экосистемы // Уч. зап. Петрозаводского гос. ун-та. Сер. Естеств. и техн. науки. 2008. № 2. С. 58–67. Коросов А. В., Фомичев С. Н. Структура трофических отношений в островном зооценозе: доминирование обыкновенной гадюки // Материалы III съезда Герпетологического о-ва им. А. Н. Никольского (17–22 сентября 2006 г., Пущино-на-Оке). СПб., 2008. С. 191–197. Краснощеков Г. П., Розенберг Г. С. Экология «в законе» (теоретические конструкции современной экологии в цитатах и афоризмах). Тольятти: Изд-во ИЭВБ РАН, 2002. 248 с. Кювье Ж. О переворотах на поверхности Земного шара. М.; Л.: Гос. изд-во биол. и мед. лит., 1937. 370 с. Лосев А. Ф. Самое само // Миф – Число – Сущность. М.: Мысль, 1994. С. 299–526. Меншуткин В. В. Имитационное моделирование водных экологических систем. СПб.: Наука, 1993. 160 с. Мина М. В., Клевезаль Г. А. Рост животных. Анализ на уровне организма. М.: Наука, 1976. 291 с. Налимов В. В. Анализ оснований экологического прогноза. Паттерн-анализ как ослабленный вариант прогноза // Вопр. философии. 1983. № 1. С. 108–117. Одум Ю. Экология. В 2 т. М., 1986. Т. 1. 328 с. О’Коннор Дж., Макдермотт И. Искусство системного мышления: Необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем. М.: Альпина Бизнес Букс, 2006. 256 с. Павлов Б. К. Методология прогнозирования численности наземных животных // Прогнозирование экологических процессов. Новосибирск: Наука, 1986. С. 185–190. Павлов Б. К. Причины ошибок долговременных прогнозов состояния популяций животных при использовании аналого-инерционных экстраполяций // Геологические и экологические прогнозы. Новосибирск: Наука, 1984. С. 177–180. Пажетнов В. С. Бурый медведь. М.: Агропром, 1990. 215 с. Перегудов Ф. И., Тарасенко Ф. П. Введение в системный анализ. М.: Высш. шк., 1989. 367 с. Преображенский Б. В. Системный подход в современной биологии // Природа биологического познания. М.: Наука, 1991. С. 69–86. Прицкер А. Введение в имитационное моделирование и язык СЛАМ. М.: Мир, 1987. 644 с. Ракитов А. И. Курс лекций по логике науки. М.: Высш. шк., 1971. 176 с. Ракитов А. И. Философские проблемы науки. М.: Мысль, 1977. 270 с. Розенберг Г. С. Модели в фитоценологии. М.: Наука, 1984. 265 с. Розенберг Г. С., Рянский Ф. Н. Теоретическая и прикладная экология. Нижневартовск: Изд-во Нижневарт. пед. ин-та, 2005. 292 с. Рузавин Г. И. Методология научного познания. М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2005. 287 с. Саати Т., Кернс К. Аналитическое планирование. Организация систем. М.: Радио и связь, 1991. 224 с. Саламатов Ю. П. Система развития законов творчества // Шанс на приключение. Петрозаводск: Карелия, 1991. С. 5–174. Телемтаев М. М. Целостный метод системной технологии и системная экология. URL: http://lib.rus.ec/b/199147 (добавлена 28.04.2010). Терентьев П. В. Влияние климатической температуры на размножение змей и бесхвостых земноводных // Бюлл. МОИП. Отд. биол. 1952. Т. 32. С. 14–23. Урбах В. Ю. Биометрические методы. М.: Наука, 1964. 415 c. Фармацевтические технологии производства лекарств. Гл. 24. Растворители и экстрагенты. Этиловый спирт. Вода. URL: http://www.protabletki.ru/rus/tehno/page25.html (дата обращения: 20.05.2012). Флейшман Б. С. Основы системологии. М.: Радио и связь, 1982. 368 с. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.: АСТ; СПб: TerraFantastica, 2003. 379 c. Хочачко П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.: Мир, 1988. 568 с. Шварц С. С. Экологические закономерности эволюции. М.: Наука, 1980. 278 с. Шилов И. А. Физиологическая экология животных. М.: Высш. шк., 1985. 328 с. Шмальгаузен И. И. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. М.: Наука, 1982. 383 с. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. М.: Мир, 1982. Т. 1–2. 800 с. Эккерт Р., Рендал Д., Огастин Дж. Физиология животных: Механизмы и адаптация. Т. 2. М.: Мир, 1992. 246 с. Энгельс Ф. Диалектика природы // Маркс К., Энгельс Ф. Соч. М., 1983. Т. 20. С. 339–626.
|