Понятие "гомеосгатического диапазона" отклонений и его роль в формировании поведения системы

Современные научные теории формулируют представления о границах устойчивости любых сложных систем, выход за которые почти наверняка приводит к гибели системы. Каковы же условия устойчивости системы?

Как было показано в гл. 1, отклонения параметров от нормы являются источником активности функциональной системы. При полном отсутствии отклонений, когда нет сигнала обратной связи, система управления (ее датчики и исполнительные органы) находится "на нуле", фактически как бы не работает. Интересно, что этот, казалось бы, идеальный случай - не лучший вариант для функциональной системы. Оказывается, для любых систем лучше, когда есть некоторые отклонения параметров от нормы, благодаря чему система включается в работу и находится в состоянии не статического, а динамического равновесия.

Так, согласно экспериментальным данным, в живом организме в период беременности некоторый дефицит пищи, кислорода и удобств - не ущерб, а благо для развития плода, ибо эти отклонения являются тем стимулом, физиологическим стрессом, который заставляет плод двигаться, а весь организм - активно функционировать, подключать резервы, развиваться. Отклонения и вызванная ими мышечная активность становятся ключом, "запускающим" генетическую программу всего организма [1].

Искусственное устранение отклонений (например, созданием комфортных: условий) ведет к снижению собственной активности организма и в результате к незрелости потомства, к деградации живого. Это подтвердилось и в экспериментах с растениями: опыты со злаковыми показали, что колосья, испытавшие действие ветра и дождя (колышущиеся), при прочих равных условиях оказались крепче и дали урожай на 40% выше, чем неподвижные (в условиях лаборатории).

Следовательно, отклонения полезны, они осуществляют синергетический принцип "упорядоченности через флуктуации" [2]. Однако отклонения не должны быть большими. Существуют жесткие ограничения в виде допустимого диапазона отклонений, в пределах которого функциональная система способна осуществлять саморегуляцию. Это положение верно для любых систем, включая и технические. Так, в автопилотах допустимый диапазон угловых отклонений объекта составляет ±20°. При его превышении автопилот не в состоянии сохранять заданный курс самолета.

Весьма ограничен диапазон допустимых отклонений параметров жизнедеятельности живой субстанции, флоры и фауны (температуры тела, состава крови и т. п.), в пределах которого осуществляется саморегуляция. Каждый контур саморегуляции здесь имеет свой так называемый "гомеостатический диапазон" отклонений, превышение которого приводит к деструкции (болезням), опасному возрастанию энтропии, к возможной гибели живой субстанции.

"Наш организм как биологическая машина работает в очень узких пределах, - писал И. Ефремов, - и всю жизнь мы как бы балансируем "на лезвии бритвы". Чуть больше сахара в крови- потеря сознания и, если положение не будет исправлено, смерть; чуть меньше - потеря сознания, коллапс, смерть" [3].

Аналогичное положение в биосфере и экосфере. Природа, как тончайшая паутина, сложнейшая живая цепь, вся состоит из великого множества контуров саморегуляции, их переплетения. Причем нарушение равновесия в одной системе сказывается на других системах. Поэтому Человек - "царь природы" - во взаимодействии с ней должен находиться в определенном (ограниченном) диапазоне воздействия на природу, превышение которого грозит разрушением биосферы.

Следует подчеркнуть, что вне поля деятельности человека биосфера организована по принципу безотходной технологии: продукты жизнедеятельности одних видов жизненно необходимы Другим. Все утилизируется в великом круговороте биосферы, обеспечивая необходимое равновесие в пределах допустимого отклонения соответствующих параметров. Однако антропогенное воздействие на природу с некоторых пор стало нарушать это равновесие, а в XX в. масштабы этого воздействия столь возросли, что в ряде случаев уже привели к выходу за пределы допустимого. Экстенсивное развитие народного хозяйства, тенденция к неограниченной экспансии (осваивая - покорять, добывая - исчерпать) и урбанизация ведут к опасному нарушению экологического равновесия. Снизились темпы самоочищения биосферы, в частности воды и воздушного бассейна. Природа, ее атмосфера, реки и моря, их механизм саморегуляции уже не справляются с тем огромным, все возрастающим по объему инородным грузом, который человек в нее выбрасывает. Газеты сообщают о гибели сотен малых рек, о проблеме спасения Волги, о напряженной экологической обстановке на Украине, где в ряде областей ситуация близка к критической точке. Уже упущен момент, когда можно было еще спасти Арал. В г. Уфе в результате аварий на заводе Химпрома отравлена питьевая вода, в которой содержание диоксина - сильнейшего яда - превысило предельно допустимую концентрацию (ПДК) в 236 тысяч раз! Северные моря становятся кладбищем отработанных ядерных реакторов. Подобных фактов можно привести великое множество.

Глубокие деструктивные процессы произошли и в социально-экономической сфере. В разрушительный "год великого перелома" (1929) многие параметры этой сферы жизнедеятельности страны разом насильственно были выведены из "гомеостатаческого диапазона" отклонений. С тех пор система земпепользования, товарно-денежные отношения, система цен и многое другое пребывает в состоянии глубокой разрегулированности.

7.2. Соотношение понятий "управление" - "исправление" - "перестройка"

И в научном, и в практическом плане исключительно актуален вопрос о связи величины отклонения с качеством регулирования, с оптимизацией управления.

Как известно, в устойчивых системах авторегулирования отклонения бывают (и должны быть) достаточно малыми, что обеспечивается обратной связью и управляющим звеном, оперативно формирующим . команды исполнительным органам, стремящимся уменьшить возникшее отклонение, свеет его к нулю. Величина отклонения прямо связана с качеством регулирования (управления). Для оптимального процесса характерно движение с малыми отклонениями и соответственно с малыми управляющими воздействиями (рис. 44, 1).

Рис. 44. Соотношение понятий "управление", "исправление" и "перестройка" в зависимости от величины отклонения
1 - оптимальный режим саморегуляции; 2 - управление при слабой, намного запаздывающей обратной связи, 3 - процесс без обратной связи

Если же в системе заторможены (игнорируются или прерваны) обратные связи или в управляющем звене возникают сбои (например, запаздывание с принятием решения, что у нас случается довольно часто), то отклонение, нарастая беспрепятственно, может быстро достичь критического значения и превысить его. Тогда управляющее звено (если вдруг и заработает "в полную силу") уже не сможет вернуть систему в прежнее устойчивое состояние.

Следовательно, количественный рост отклонения (перешедшего границу гомеостазиса) приводит к новому качеству, к новой ситуации, когда уже приходится не управлять, а исправлять. Наступает разрыв непрерывности, требуется применение внешних сил, дополнительных средств и времени дня выправления положения. поскольку обратные связи продолжают действовать с запаздыванием, систему бросает из одной крайности в другую (см. рис. 44, 2).

В более тяжелых, запущенных случаях, когда обратные связи. игнорируются годами и по существу нет компетентного управления, а процессы адаптации и самоорганизации заблокированы, отклонения объекта от цели и внутренние его деформации будут столь велики, что может потребоваться коренная перестройка (см. рис. 44, 3).

К большим отклонениям и нарушению устойчивости сложной системы могут привести и необоснованные управляющие воздействия, волюнтаристские решения, наподобие перестроек с совнархозами или запрета личных подсобных хозяйств (не говоря уже о раскулачивании и депортации целых народов). Чем менее научно обоснована социальная практика, тем более деструктивными будут ее последствия. К примеру, явная неэффективность государственно-монополистической экономики привела уже в начале 30-х годов к резкому снижению производительности труда, урожайности полей, массовому голоду и к многим другим негативным явлениям. Информацию обо всем этом вершители административно-приказной модели социализма заблокировали, а управление заменили десятилетиями правления вслепую.

Ленин в одной из работ справедливо указал на недопустимость в управлении неоправданно больших рывков, остро критиковал охотников "перестраивать на всяческий лад": "Малый шаг вперед! Надо проникаться спасительным недоверием к скоропалительному быстрому движению вперед. Надо задуматься над проверкой тех шагов вперед, которые ежедневно провозглашаем" [5].

Представляется очевидным, что неожиданный на первый взгляд призыв "малый шаг вперед" - объясняется единственной заботой не допустить разрыва цепи обратной связи, не потерять управляемость процесса. Он отнюдь не означает запрета ускоренного движения, а указывает лишь на цикличность управления, на необходимость квантования движения на малые шаги, на цепь шагов, с проверкой результата каждого очередного шага, чтобы не допустить опасного нарастания отклонения и потери устойчивость. При таком "управлении по результату" можно осуществлять и ускоренное развитие.

Перестройка, начатая в 1985 г. в нашей стране по инициативе М.С. Горбачева, назревала давно и была объективно необходимо обществу. Народ с энтузиазмом воспринял гласность и начало демократических перемен. Однако истекшие 8 лет показали, что перестройка была начата без ясной, научно обоснованной программы и осуществлялась не продуманными последовательными шагами к цели, а путем проб и ошибок, шараханьем из одной крайности в другую. Кризис углубляется. Но следует отметить и позитивный момент: народ проснулся к жизни, всерьез намерен добиваться радикальных изменений в социально-экономическом устройстве общества.