Системное мышление.

ОТСЛЕЖИВАНИЕ ЗАМКНУТЫХ ЦИКЛОВ"

Что такое система?

Система -- это объект, который поддерживает свое существование и выполняет определенные функции как единое целое благодаря взаимодействию его составляющих. Поведение различных систем зависит не столько от специфики их элементов, сколько от того, каким образом эти элементы между собой связаны. Следовательно, можно понять принципы работы многих систем, изучив особенности функционирования одной аналогичной им системы.

Системы могут служить элементами включающих их систем и сами в свою очередь состоять из более мелких подсистем.

Свойства системы -- это свойства целого. Ими не обладает ни один из элементов. Чем более сложной является система, тем сложнее предсказать ее системные свойства. Системными их называют потому, что они проявляются лишь тогда, когда начинает действовать вся система.

Разложение целого на части называется анализом. Посредством анализа приобретаются знания. Построение целого из частей называется синтезом. Благодаря синтезу вы получаете понимание. Когда вы разбираете систему на части и начинаете их анализировать, система теряет свои свойства. Чтобы понять систему, необходимо рассматривать ее как единое целое.

Составная сложность (detail complexity) означает, что система состоит из сравнительно большого количества различных элементов.

Динамическая сложность (dynamic complexity) означает наличие сравнительно большого количества возможных связей между элементами, чему причиной то, что один и тот же элемент может находиться в нескольких различных состояниях.

Каждый элемент системы может оказывать влияние на всю систему.

Если изменить один элемент, всегда возникает побочный эффект.

Любая система оказывает сопротивление изменению, потому что связаны между собой ее элементы. Если же система все-таки поддается изменению, и при этом изменение достаточно резкое, оно может угрожать самому ее существованию. В идеале, если выявить схему работы системы, можно минимальными усилиями добиться в ней максимальных изменений. В этом состоит принцип рычага.

Циклическое мышление

Системный подход -- это не прямолинейное, а циклическое мышление. Связи между элементами образуют циклы обратной связи. Обратная связь -- выходной сигнал системы, поданный на ее вход, или прошедшая цикл обработки информация, используемая на следующем шаге.

Существуют два вида обратной связи.

Усиливающая обратная связь возникает, когда изменения в системе возвращаются на вход системы и усиливают первоначальное изменение, приводя к еще большим изменениям в том же направлении. Система удаляется от начального состояния с возрастающей скоростью.

Усиливающая обратная связь может привести к бесконтрольному экспоненциальному росту.

Уравновешивающая обратная связь возникает, когда изменения во всей системе вызывают уменьшение первоначального изменения и тем самым ослабляют общий эффект. Уравновешивающая обратная связь поддерживает систему в устойчивом состоянии и вызывает сопротивление системы попыткам в нее вторгнуться с целью изменения.

У каждой системы имеется своя цель, если даже эта цель заключается только в самосохранении. Цель системы -- ее оптимальное состояние, а именно условия, при которых система будет находиться в покое или равновесии. Уравновешивающая обратная связь сокращает различие между текущим состоянием системы и тем состоянием, в котором ей "следует быть". Она ведет систему в направлении к цели.

Упреждающая связь возникает, когда ожидание или программирование будущего оказывает влияние на настоящее, что в пределе создает самоосуществляющееся или саморазрушающееся пророчество.

Для работы систем характерна задержка во времени между причиной и следствием -- то время, которое требуется для полного завершения цикла обратной связи. Чем сложней система, тем больше может понадобиться времени, чтобы проявилась обратная связь. Если не принимать в расчет обратную связь, это может привести к перегрузке системы вплоть до ее разрушения.

Стержень системы: обратная связь

В основе системного подхода лежит способ мыслить циклически, а не линейно. Все элементы системы непосредственно или опосредованно взаимосвязаны, поэтому изменение одного из элементов оказывает влияние на все остальные. Эти остальные элементы тоже изменятся, и эти изменения в свою очередь тоже вызовут изменения в первом элементе. Он начнет реагировать на эту волну обратного влияния. Следовательно, первоначальное воздействие возвращается к исходному элементу в уже измененном виде, замыкая цикл, а не распространяясь только в одном направлении. Этот цикл называется циклом обратной связи. Если два элемента связаны между собой, то воздействие может распространяться в обоих направлениях, как в линии телефонной связи: вы можете позвонить своему другу, то он точно так же может позвонить вам. Обратная связь -- это выходной сигнал системы, поданный на ее вход, или же возвращение информации на следующем этапе ее передачи.

Весь наш жизненный опыт состоит из циклов обратной связи, хотя мы, как правило, представляем его в виде одностороннего воздействия. Проведите такой эксперимент. Кончиком указательного пальца коснитесь того места, где расположена точка в конце данного предложения. Только что вы продемонстрировали цикл обратной связи. Как именно? Повторите то же самое движение, но уже с закрытыми глазами. Вы промахнетесь. Чтобы попасть в цель, ваши глаза должны постоянно сообщать вам информацию о взаимном расположении пальца и точки. Вы постоянно совершаете незначительные мимолетные отклонения и контротклонения, корректирующие перемещение пальца по направлению к точке на всем пути его движения. Их можно было бы заметить при высокоскоростной съемке. Закрыв глаза, вы сразу убеждаетесь в том, что попадание пальцем в точку происходит вовсе не так, как попадание стрелой в цель, когда вы, единожды прицелившись, отправляете стрелу по направлению к мишени, и далее от вас ничего не зависит. В случае с пальцем ваши глаза постоянно отслеживают расстояние, разделяющее палец и цель, а ваши мускулы действуют так, чтобы сократить это расстояние. Вы можете провести такой же эксперимент с битой и мячом: попробуйте перед ударом закрыть глаза. Хотя удар наносится очень быстро, неотступное наблюдение за мячом имеет решающее значение. Вот почему спортивные тренеры не устают повторять: "Смотри на мяч!" Для человека единственным способом получения обратной связи для корректировки собственных действий является использование органов чувств: зрения, ощущений, вкуса, обоняния и слуха.

Мы воспринимаем обратную связь как последствия наших действий, подсказывающие, что именно делать на следующем этапе, при следующем шаге. Под "обратной связью" часто понимают реакцию как таковую (то есть реакцию на что угодно), но существенный момент заключается в том, что в данном случае это та ответная реакция на воздействие, которая оказывает влияние на следующий шаг, а это уже не что иное, как двусторонняя связь. Обратная связь -- это именно цикл, так что и мышление в терминах обратной связи необходимо циклическое.

"Обратной связью" нередко называют критику, но такое наименование уместно лишь в том случае, если критика вызывает соответствующие изменения в критикуемом. Ежегодный отчет о проделанной работе является типичной обратной связью, нацеленной на изменение работы сотрудника, либо подталкивая его к лучшим результатам, либо вызывая у него досаду и отбивая всякое желание думать о своей работе.

Выразительный пример обратной связи -- жажда. Задумайтесь о том, что происходит, когда вы начинаете испытывать жажду: у вас появляются неприятные ощущения, и вы тянетесь к стакану воды. После первых глотков вы ощущаете, что жажда немного отпустила, и пьете уже не так жадно. Вы продолжаете пить до тех пор, пока не утолите жажду, после чего останавливаетесь. Сама сила жажды устанавливает количество воды, которую необходимо выпить, а вода в этом количестве, в свою очередь, последовательно гасит жажду. Мы думаем об этом как об одноразовом действии, но при внимательном рассмотрении легко заметить циклическую взаимосвязь. Вам хватит единственного стакана, если вы будете точно знать заранее, сколько воды необходимо выпить, чтобы утолить жажду. Точно так же действует голод. Вы едите до тех пор, пока не исчезнет аппетит. Чувства голода и жажды являются элементами обратной связи внутри одной и той же системы -- вашего организма.

Теперь вспомните какой-нибудь разговор с другим человеком и мысленно замедлите его, чтобы шаг за шагом отследить, что именно происходило во время разговора. Вот вам пришло в голову, что сказать, и вы сказали. Ваш собеседник услышал произнесенные вами слова, которые вызвали у него собственные мысли, и он ответил. Вы отреагировали на его ответ. Ваш выходной сигнал -- это ваши слова и ваши жесты, ваш входной сигнал -- это речь и мимика вашего собеседника, и вы воспринимаете их с помощью своих глаз и ушей. Ваш выходной сигнал становится для вашего собеседника входным сигналом, который вызывает его ответ -- его выходной сигнал, который в свою очередь становится вашим входным сигналом: и так протекает весь процесс общения. Вы понимаете, что именно нужно сказать на следующем шаге общения, выслушав предварительно своего собеседника. Если же человек просто говорит, внимая лишь собственному голосу, и его не волнует реакция тех, кто его слушает, то очень скоро он становится скучным, а слушателей становится все меньше.

Обратная связь играет настолько существенную роль в нашей жизни, что когда мы не получаем ее непосредственно, то создаем ее сами. Поэтому если вы обещали мне позвонить и не позвонили, я могу расценить это как соответствующий сигнал обратной связи и прийти к выводу, что вы ко мне безразличны и не воспринимаете меня всерьез. Мы не можем не общаться, потому что даже отсутствие ответа воспринимаем как обратную связь, поскольку именно она занимает столь значительную часть во всем целом нашего жизненного опыта.

Еще пример: поездка на велосипеде. Для начала заметим, что вам необходимо постоянно крутить педали. Если вы будете сидеть неподвижно, то просто упадете. Во время поездки ваши глаза и чувство равновесия дают вам обратную связь, постоянно корректирующую положение вашего центра тяжести, чтобы вы могли поддерживать равновесие и продолжать поступательное движение. Тот, кто уже имеет навык езды на велосипеде, без труда едет по прямой, а новичок будет вилять из стороны в сторону, потому что он еще не так быстро реагирует на обратную связь и всякий раз норовит повернуть слишком резко. По мере накопления опыта вы начинаете меньше вилять, потому что увеличивается скорость вашей реакции, да и сами реакции начинают все более соответствовать ситуации. Ваши глаза и чувство равновесия формируют входной сигнал, выходным же сигналом являются движения рук и ног. Этот выходной сигнал (движения конечностей) изменяет состояние всей системы (велосипед с новичком в седле) и тем самым формирует новый входной сигнал (равновесие и направление).

Принцип обратной связи настолько прост и всеохватен, что мы, можно сказать, просто живем и дышим циклами обратной связи, воспринимая их как самоочевидность.

Мы можем также наблюдать работу циклов обратной связи в создаваемых нами машинах. Обратная связь -- это тот самый принцип, благодаря которому машины могут работать самостоятельно, без вмешательства человека. Машины, работа которых основана на обратной связи, оказываются более мощными, более управляемыми и не требуют постоянного внимания со стороны человека. Изобретение парового двигателя, например, внесло революционные преобразования в сферу технологии и послужило мощным импульсом индустриальному развитию, изменив наш образ жизни и условия труда. В настоящее время циклы электронной обратной связи стали движущей силой информационной революции, они составляют основу компьютеров и на них опираются все изобретения в области микротехнологий, начиная от посудомоечных машин и кончая космическими ракетами.

Чтобы увидеть простейшее устройство с механической обратной связью, которое вы используете каждый день, достаточно заглянуть в собственную ванную комнату. Поплавок поддерживает постоянный уровень воды в смывном бачке. Принцип работы этого механизма очень прост. Сравнительно большой полый поплавок лежит на поверхности воды и посредством рычага соединен с клапаном, который открывает или перекрывает сток. Спуская воду, вы открываете второе отверстие, через которое вода вытекает из бачка, уровень ее падает, и поплавок опускается. Тем самым он открывает первое отверстие, через которое вода вновь поступает в бачок. По мере наполнения бачка уровень воды в нем повышается, и поплавок поднимается. И чем выше он поднимается, тем сильнее он перекрывает входящий поток воды, так что, снова оказавшись на том первоначальном верхнем уровне, с которого мы начали свое описание, он полностью закрывает входное отверстие. Столь же простая, принципиально сходная система работает в вашем автомобиле, контролируя подачу топлива в двигатель через карбюратор. Нога водителя на акселераторе управляет клапаном, который так же автоматически управляется регулятором скорости -- устройством несколько более сложным.

Домашний терморегулятор -- еще один классический тип устройства с обратной связью. Вы устанавливаете нужную температуру. Тем самым вы задаете "целевое состояние" системы. Если температура в доме падает ниже этого уровня, что может определить термометр, то терморегулятор включает обогреватель воздуха. Обогреватель начинает производить тепло и повышать температуру. Как только стрелка термометра достигает заданного уровня, терморегулятор отключает обогреватель. Вы просто установили уровень, а все остальное система сделала сама. Такая система не сможет, однако, справиться с жаркой погодой, когда температура воздуха сама собой поднимается выше нужного уровня. Но чтобы решить эту проблему, достаточно установить еще один терморегулятор, который всякий раз, как в доме станет слишком жарко, будет включать кондиционер.

Вы когда-нибудь замечали такое совпадение: стоит только открыть холодильник -- ив нем как по заказу включается двигатель? Это объясняется тем, что открытая дверь впускает внутрь холодильной камеры теплый воздух. Внутренность камеры слегка нагревается, а поскольку терморегулятор настроен на поддержание низкой температуры, то он включает двигатель, чтобы охладить воздух в камере.