Теория сложных систем по Джею Форрестеру
«Сложным системам свойственны специфические ответные реакции в этом причина частых неудач и провалов попыток, предпринимаемых с целью улучшения поведения системы.
Используемый здесь термин «сложная система», подразумевает многозвенную структуру большого порядка с нелинейной обратной связью.
Все социальные системы относятся к этому классу. Структура управления корпорацией имеет все характеристики сложных систем. Точно так же урбанизированная территория, национальное правительство, экономические процессы и международная торговля суть сложные системы. Сложные системы отличаются многими на первый взгляд неожиданными и малопонятными свойствами.
Подобно всем системам, сложная система - это взаимосвязанная структура цепей обратной связи.
«Цепь обратной связи» - это технический термин, обозначающий ситуацию в системе для любого момента принятия решения. Решение определяет последовательность действий, которые изменяют состояние окружающей системы и вызывают новый поток информации, на которой базируется новое решение. Такая цепочкообразная структура свойственна всем видам решений, общественных или индивидуальных, сознательных или несознательных. Процессы, присущие человеческому организму и природе, управляемые законами, которые исследуют психология и физика, медицина и техника, все находятся в границах этой структуры. Но сложная система имеет ряд специфических особенностей.
Сложная система - это система большого порядка. «Порядок» системы определяется числом уравнений уровня (то есть интегралов или состояний) в описании системы. Фирма может характеризоваться несколькими переменными уровня - штатом служащих, банковским балансом, готовыми товарами, товарами в процессе изготовления, оборудованием, различными психологическими аспектами, компонентами репутации и элементами традиций. К системам, называемым здесь сложными, относятся системы более высокого порядка, чем четвёртый и пятый. Точно так же и социальную систему, даже для очень ограниченных целей, можно представить как систему от десятого до сотого порядка. Система города в нашей книге - система двенадцатого порядка.
Сложная система многозвенна. Она содержит более трёх или четырёх цепей обратной связи. Взаимодействие между этими цепочками обратной связи, смещение доминирующей роли от одной цепочки к другой - вот что в большой степени определяет характер сложной системы. Сложная система имеет цепи как положительной, так и отрицательной обратной связи. Цепь отрицательной обратной связи наиболее часто упоминается в литературе по теории систем, а в технической литературе употребляется исключительно только это понятие. Но существует и положительная обратная связь, которая прогнозирует все процессы роста, будь то биологические или экономические. Цепи отрицательной обратной связи - это цепи поиска цели, регулирующие систему в направлении некой цели. Цепи положительной обратной связи - это цепи отклонений от цели, экспоненциально отклоняющие систему от некоторой точки неустойчивого равновесия. Но характер положительной обратной связи, которая определяет положительный виток поведения роста, зависит не только от структуры, но также и от многочисленных изменяющихся факторов, окружающих цепочку. Эти факторы часто складываются и управляются другими цепочками в системе. По мере изменения этих факторов регенеративные характеристики положительной петли роста могут быть подавлены, что приведёт процесс к нейтральной точке, разделяющей положительный и отрицательный характер поведения обратной связи. Если цепь толчком вывели в область отрицательной обратной связи, она начинает генерировать экспоненциальное затухание процесса по направлению к исходной точке, от которой её отклонили. […]
Сложная система нелинейна. Современная математика имеет дело почти исключительно с линейными процессами. Но жизнь и общество почти всецело характеризуется нелинейными процессами. Нелинейное взаимодействие в системе позволяет в течение некоторого времени доминировать одной цепи обратной связи, но оно же может вызвать сдвиг этой доминанты в другую часть системы, где поведение системы настолько отличается, что эти две ситуации кажутся не имеющими отношения друг к другу. Многозвенная перестройка по нелинейным функциональным зависимостям делает сложную систему чрезвычайно чувствительной к большинству параметров системы. Такое нелинейное поведение в то же самое время делает систему резистентной к усилиям, прилагаемым с целью изменить поведение системы. Но эта нелинейность, будучи правильно понята, позволяет легко имитировать модели системы с реалистичными динамическими характеристиками. Наши знания о компонентах сложных систем в основном относятся к области нелинейных взаимоотношений. Динамику поведения социальной системы мы начнем понимать тогда, когда обратимся прямо к нелинейностям в системе. Нелинейность - вот что необходимо, чтобы представить поведение сложных систем. Понятием нелинейности легко оперировать, если отказаться от требования аналитического решения системы уравнений и допустить менее элегантный и более эмпирический подход к имитации системы. Принятие нелинейной природы систем отвлекает нас от тщетных попыток точно измерить параметры социальных систем и вместо этого концентрирует наше внимание на гораздо более важном вопросе о структуре системы.
Сложные системы имеют характеристики, которые в общем неизвестны. Поведение сложных систем сильно отличается от поведения простых систем, на которых были натренированы наши интуитивные реакции. Наука и математика регулярно уделяли внимание и анализировали поведение только простых систем, которое отличается от поведения интересующих нас сложных систем.
Сложные социальные системы сочетают много таких факторов, которые росчерком истории были разделены на изолированные области мышления. Если мы хотим преуспеть в понимании сложных систем, нужно устранить барьеры между различными дисциплинами, областями знаний. Внутри одной и той же системы мы должны допустить наличие психологических, экономических, технических, культурных и политических взаимодействий. Взаимодействия этих факторов часто бывают более важны, чем внутреннее содержание любого из них, взятого в отдельности. И если в процессе осуществляемого нами изучения и нашего мышления эти отдельные факторы будут изолированы, взаимодействие их никогда не попадёт в поле нашего зрения.
Поведение сложных систем отличается многими важными особенностями, которые необходимо понять, если мы намерены проектировать системы с лучшим поведением.
Сложные системы: 1) контринтуитивны; 2) удивительно нечувствительны к изменениям многих параметров системы; 3) резистентны к административным новшествам; 4) содержат точки влияния часто в неожиданных местах, которые являются источником сил, могущих изменить баланс в системе; 5) противодействуют и компенсируют прикладываемые извне усилия путём снижения темпа соответствующего действия, генерируемого внутри системы (корректирующая программа сильно амортизируется, так как значительные усилия её расходуются на возмещение потери внутреннего действия); 6) их отдалённая (долгосрочная) реакция на какое-либо административное нововведение часто оказывается прямо противоположной немедленной (краткосрочной) реакции на это нововведение; 7) имеют тенденцию к ухудшению состояния.
Рассмотрим каждую из этих особенностей более подробно.
Поведение, противоречащее нашей интуиции (контринтуитивность)
[…] уже упоминалось о поведении, противоречащем нашим интуитивным представлениям и которое можно ожидать от сложных систем, как о главной причине, побудившей начать настоящее изучение динамики развития города. Можно думать, что все сложные системы, будь то технические, биологические, экономические, системы управления или политики, проявляют такое неожиданное на первый взгляд поведение.
[…] было показано, возможно, вопреки распространенным представлениям, как вполне понятные процессы роста и старения и процессы миграции населения приводят к упадку города.
[…] раскрылась ещё более неожиданная ситуация, а именно то, что некоторые административные программы, предпринятые для разрешения городских проблем, ещё больше ухудшили положение в городе. А основной вывод заключается в том, что нововведения, санкционируемые администрацией, с целью оздоровления города, находящегося в состоянии упадка, должны учитывать тенденции, подчас прямо противоположные тем, которые кажутся нам наиболее обнадеживающими. Наша интуиция и здравый смысл, выработанные на жизненном опыте общения с простыми системами, с которыми человек сталкивается в каждом своем действии, привели к возникновению такой схемы оценок и суждений, которая едва ли могла бы быть лучше задумана, чтобы ввести в заблуждение того неосторожного, который касается области сложных систем. Жизненный опыт человека и процессы мышления были обусловлены почти исключительно его опытом общения с цепями отрицательной обратной связи первого порядка. Такие цепи суть цепи поиска цели, содержащие одну главную переменную, один уровень системы. Например, каждый может взять со стола предмет, потому что он чувствует расстояние между рукой и предметом, и управляет движением, чтобы преодолеть это расстояние. Хотя в процесс вовлечены многие нервные и мускульные реакции, доминирующей в системе является переменная уровня, представляющего положение руки.
Из совокупности повседневного личного опыта каждый знает, что причина и следствие тесно связаны во времени и пространстве. В случае простых систем ошибки или трудности обнаруживаются сразу же. За причиной недвусмысленно ясно и немедленно следует результат. Но в случае сложных систем все эти представления оборачиваются заблуждениями, ложными выводами. Оказывается, что причина и следствие тесно не связаны ни во времени, ни в пространстве. Причины какого-либо наблюдаемого симптома могут в действительности лежать в очень отделенном секторе социальной системы. Кроме того, симптомы могут проявиться гораздо позже вызвавших их первоначальных причин.
Сложные системы очень коварны и запутанны в своем поведении в отличие от простых систем, на которых основан наш опыт. Сложная система может выглядеть точно такой же, как простая, будучи в действительности совершенно другой. Сложная система зачастую обнаруживает кажущуюся истинной причину, которая близка во времени и в пространстве к наблюдаемым симптомам. Но, как правило, в этой цепи взаимоотношения связаны не как причина и следствие. Вместо причины и следствия мы имеем совпадающие симптомы, обусловленные динамикой структуры системы. Почти все переменные в сложной системе тесно взаимосвязаны, но знание времени корреляции мало что дает для того, чтобы отличить причину от следствия. Применение трудоёмкого статистического и коррелятивного анализов в этом случае подобно тщетной погоне за неуловимым.
В такой ситуации, когда случайные симптомы принимаются за причины, человек направляет свои усилия на устранение симптомов, но при этом истинные причины остаются незатронутыми. Такое действие либо неэффективно, либо приводит к ухудшению ситуации. Мы можем с большой уверенностью сказать, что подход к решению проблем сложных социальных систем, основанный на нашей интуиции, в большинстве случаев приведёт к ошибкам. В этом кроется одна из главных причин краха фирм, разочарований на пути развития наций, международных кризисов и трудностей, возникающих в процессе развития урбанизированных территорий.
Нечувствительность к изменениям параметров
Сложные системы удивительно нечувствительны к изменению многих параметров (постоянных в уравнениях). Социология пытается измерить с большой степенью точности многие характеристики психологических и экономических систем. Достаточно точные нелинейные модели с обратной связью этих же самых систем показывают незначительное изменение поведения системы даже при изменении ее параметров на несколько порядков. Наблюдения за социальными системами подсказывают, что это соответствует истине. Действительно, жизненный цикл предприятий, относящихся к совершенно-различным областям промышленности и находящихся в разных странах, в принципе одинаков. Проблемы экономического развития во многом одинаковы независимо от континента, социального наследия или даже вида сырья. Поведение экономических систем на протяжении последних ста лет не выявило значительных изменений, несмотря на то, что развитые страны перешли от сельского к городскому образу жизни, от частных к централизованным банкам, от индивидуальных предприятий к большим корпорациям и от времени на сообщения, равного неделям, к секундам. Действительно, в социальных системах доминируют природные и психологические факторы, которые изменяются очень мало.
Резистентность системы к административным нововведениям
Сложные системы сопротивляются большинству административных мероприятий. Даже в том случае, когда в системе производится значительное изменение, ее поведение часто остается без изменения. Причина заключается в природе сложных систем, противоречащей интуиции, и нечувствительности их к изменению параметров. Административные меры касаются как структуры (то есть элементов, выбранных источниками информации, и того, как они используются), так и параметров системы (определяющих, насколько велико влияние информации и как велико действие). Термин «административные нововведения» рассматривается здесь как правило, формулировка линии поведения, показывающая, каким образом имеющаяся информация приводит к выбору решений, определяет действие. Нечувствительность системы к изменению большинства её параметров приводит к тому, что система остается нечувствительной и к большинству модификаций, которые навязываются ей новыми мероприятиями и решениями, так как эти решения изменяют только степень влияния информации или действия. В этом кроется природа сопротивляемости социальных систем. С изменением административного вмешательства происходит лишь незначительное изменение большинства уровней системы и образуется новое сочетание информации для выбора решения. Новая информация в сочетании с новыми административными мерами даёт результаты, близкие к прежним.