Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции - Лев Кривицкий

Глава 18. Эволютика и кибернетика

18.1 Кибернетика как наука об управлении сложными системами

Кибернетика явилась первой научной дисциплиной, связанной с изучением образования порядка из хаоса и функционирования так называемых сложных систем, т. е. систем, не прямолинейно и не однозначно реагирующих на внешние воздействия вследствие наличия в них собственных мобилизационных механизмов. Именно в кибернетике были сформулированы понятия сложных систем и обратных связей, которые затем нашли применение в самых различных научных дисциплинах и были положены в основу искусственного способа восприятия, позволяющего воспринимать, представлять и описывать эволюцию сверхсложных объектов. Этот способ восприятия сформировался внутри системно-кибернетического подхода.

Основоположник кибернетики выдающийся американский математик Норберт Винер сформулировал основы этой науки в своей знаменитой книге «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине», изданной в 1948 г. Название новой науки он произвёл от греч. «кибернетес» – кормчий, рулевой, и «кибернетике» – искусство управления кораблём, или просто управление. У Винера, разумеется, речь идёт об управлении техническими и другими сложными системами при помощи физических воздействий и информационных сигналов, а не об управлении как менеджменте, обеспечивающем эффективную мобилизацию человеческих ресурсов в предпринимательской сфере. Соответственно кибернетика – это особая наука об управлении. Возникнув на стыке математики, физики, технических наук и нейрофизиологии, она изучает механизмы управления в неживых и живых системах, абстрагируясь от науки управления как сложного комплекса гуманитарных социально-психологических подходов.

Исходным рубежом развития кибернетики явилась теория функционирования автоматических устройств. Винер рассматривает принципиальное различие между современными автоматами и автоматически действующими устройствами XVII–XIX веков. Куклы-автоматы и музыкальные шкатулки этого периода двигались и имитировали некоторые человеческие действия по определённой программе, которая, фактически, была аналогична способу действия заводных механических часов. Такая жёсткая программа состояла в механически предопределённой последовательности движений, изменить которую целесообразным образом в зависимости от изменения внешних условий было невозможно. Поэтому и использоваться подобная программа могла лишь для создания механических игрушек и часовых механизмов (а также самострелов и дверей потайных ходов), которые, будучи приведены в действие, не могли подвергнуться никаким управленческим воздействиям, учитывающим изменение обстановки.

Точно такой же, по мысли Винера, была и механическая модель Вселенной, основанная на физике Ньютона и лапласовском детерминизме. Она напоминала хорошо отлаженные механические часы, заведённые Творцом. Изменение физики в начале XX века заставило коренным образом пересмотреть эту модель, а развитие техники на протяжении всего XX века привело к созданию вначале простейших, а затем всё более сложных самонастраивающихся автоматов, т. е. машин с механизмами, способными реагировать на изменение окружающей среды и (или) сообразовывать автоматически запускаемые действия с физическими или информационными (командными) воздействиями человека. В момент создания кибернетики к числу таких самонастраивающихся автоматов принадлежали автоматические устройства для открывания дверей, для зажигания или отключения уличных фонарей в зависимости от уровня освещённости, а также радиовзрыватели, управляемые снаряды, аппараты управления на химических заводах и ряд других. Все они были оснащены сенсорными устройствами, позволяющими воспринимать сигналы из внешней среды и в соответствии с этими сигналами совершать строго определённые запрограммированные действия. Самонастраивающиеся автоматы представляли собой, таким образом, простейшие варианты управляемых машин, действующих в автоматическом режиме, но обладающих способностью настраиваться на управленческие воздействия в зависимости от целей, программ, потребностей и команд человека.

Но вслед за распространением таких простых и однообразно реагирующих автоматических систем в технике XX века открылись возможности и были созданы предпосылки для создания всё более сложных систем, совершающих в ответ на запросы человека всё более сложные действия. Такие технические системы, получая на свои вводные устройства определённые данные, оказывались способными обрабатывать эти данные и на выводе совершать действия, включающие большое число разнообразных комбинаций. Именно они стала объектом изучения кибернетики, получили название кибернетических систем и стали совершенствоваться на основе достижения кибернетической науки. Таким образом, кибернетика проявила себя как наука об управлении сложными самонастраивающимися системами, способными комбинировать поступающие извне сигналы и принимать на основе этих сигналов относительно независимые от управленческих воздействий решения. Наиболее сложной из таких кибернетических систем стала быстродействующая электронно-вычислительная машина (ЭВМ), которая в своём развитии привела к созданию современной компьютерной техники.

Управление сложными системами осуществляется в кибернетике путём целенаправленного формирования обратных связей между управляющей и управляемой системами. Формирование понятия обратных связей и их использование для исследования сложных систем, создания и управления ими стало одним из важнейших достижений кибернетики. Обратные связи выступают в качестве альтернативы прямым связям. Прямые связи характеризуются управленческими воздействиями господства и подчинения, командами, при которых управляющая система воздействует на управляемую, сама не подвергаясь влиянию с её стороны. Обратные связи представляют собой реакции систем, участвующих в прямых связях, причём такие, которые оказывают влияние на системы, вызвавшие эти реакции. Обратные связи подразделяются на положительные, при которых влияние источника воздействия на его приёмник усиливается, и отрицательные, при которых оно ослабляется. Особенно важную роль в эволюции систем играют отрицательные обратные связи. Они обеспечивают стабильность, приспособляемость, регуляцию, выживание и саморазвитие каждой упорядоченной системы.

При этом в кибернетике сознательно отвлекаются от внутренней структуры, строения и вещественного состава управляемой системы, сосредоточиваясь на выполняемых ею функциях и результатах её функционирования. Такой подход выражается в понятии «чёрного ящика», т. е. устройства, от которого требуется выполнение определённой операции и о котором управляющая система располагает всей необходимой полнотой данных в виде параметров, снятых приборами на входе и выходе, но не обязательно имеется информация о внутренней структуре, обеспечивающей выполнение этой операции.

Такой техногенный подход к поведению управляемой системы обеспечивает значительные преимущества для отслеживания этого поведения в рамках того или иного технологического или техникоподобного процесса. Однако он резко ограничивает возможности воспроизведения собственной эволюции системы, не позволяет сконцентрировать внимание исследователей на структурных характеристиках, обеспечивающих развёртывание того или иного эволюционного процесса. Мобилизационное ядро системы остаётся тайной за семью печатями, а значит, система в определённый момент может повести себя совсем не так, как от неё ожидалось и вызвать техногенную и какую угодно ещё катастрофу. Чтобы этого избежать, в кибернетику вводится информационная составляющая, обеспечивающая получение максимальной или даже исчерпывающей в рамках данного процесса информации о тенденциях в поведении системы и о возможных отклонениях такого поведения от тех или иных стандартов. На этой основе кибернетика стыкуется с информатикой и компьютерной техникой, становится мобилизационным ядром их развития. На её основе создаются модели, позволяющие выявить разнообразные зависимости между информацией и любыми реакциями, характеристиками и тенденциями в поведении системы.

Именно на базе кибернетики, в тесной связи с ней и стала развиваться информатика, само название которой возникло в результате соединения слов «информация» и «автоматика», но под сильным влиянием названия «кибернетика». Информатика не является наукой об информации в точном смысле этого слова. Такую роль выполняет информология. Информатика устанавливает зависимости, возникающие между информационными структурами и способами их передачи по каналам связи. Сам характер сообщений, содержащееся в них знание действительности также выступает в виде «чёрного ящика». Кибернетика и её дочерняя наука, информатика, стали основой современной вычислительной техники, открыли перед человечеством компьютерную эпоху и перспективу формирования информационного общества. Компьютерная техника, пронизывающая все структуры современного общества, стала не только основой современной техники, но и важнейшей характеристикой социальной среды. Без неё современный человек вообще не мыслит себе своего существования, сталкиваясь в ней во всех своих деловых и бытовых отношениях. И хотя мода на кибернетику как форму научного мировоззрения уходит в прошлое, её роль в человеческом обществе постоянно возрастает. Это особенно очевидно, если учесть, что все создания компьютерной техники, включая и сами компьютеры, суть не что иное, как кибернетические устройства. А это означает, что влияние кибернетики сохраняется и в структуре современного научного мировоззрения, преломляясь через всю совокупность общенаучных и философских дисциплин, участвующих в формировании новой эволюционной картины мира. Кибернетические модели, проигранные на компьютерах в компьютерных экспериментах позволяют сегодня не только заменить дорогостоящие испытания самолётов в аэродинамических трубах, рассчитать параметры и траектории ракет, вычислить оптимальные параметры любых других технических устройств, но и воспроизвести структуры космических образований, выявить их реальное движение и тенденции развития. Всё это означает, что несмотря на свои довольно скромные результаты в теории эволюции, кибернетика продолжает играть всё возрастающую роль в исследовании эволюционных процессов и в астрономии, и в биологии, и в социологии, и в экономике. Чрезвычайно важной для эволюционной картины мира является и вскрытая именно кибернетикой информационная составляющая эволюционных процессов: соотношение информации и энтропии, информации и энергии, информации и связи.