Джозеф МакДермотт - Искусство системного мышления. Необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем

Героем следующей главы истории создаваемых человеком систем стал Джеймс Уатт, родившийся в 1736 г. Он сделал два изобретения, увеличившие мощность уже существовавших тогда паровых двигателей. Во-первых, сконструировал конденсор, предотвращавший потерю пара в цилиндрах. Во-вторых, и это для нас самое важное, в 1788 г. он изобрел центробежный регулятор — революционное устройство обратной связи, автоматически регулировавшее скорость двигателя. С помощью этого устройства у машиниста появилась возможность контролировать плавность хода машины.

Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси свинцовыми шарами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Механизмы обратной связи обеспечили лучшее управление энергоустановками, и это ускорило ход промышленной революции. Обратная связь позволяет обеспечить саморегулирование. Машина, конструкция которой включает механизм обратной связи, использует результат собственной работы для регулирования входных параметров, а это и есть базовая концепция автоматизации. Автоматическое устройство самоуправляемо! Все, что работает «автоматически», использует обратную связь.

В 1948 г. Норберт Винер, профессор математики Массачусетского технологического института, опубликовал чрезвычайно важную для науки книгу под названием «Кибернетика» (Cybernetics) (24). Слово «кибернетика» происходит от греческого kybernetes, означающего «рулевой», т.е., правящий кораблем. Кстати, слово «правитель» происходит от того же корня. Винер определил кибернетику как науку об «управлении и связи в животном и машине». Это был важнейший вклад в изучение систем. Кибернетика изучает функционирование любых систем — живых, социальных и механических — независимо от их природы. Она увлекла нас амбициозным обещанием — объединить различные дисциплины, показав, что повсюду действуют одни и те же базовые принципы. Винер предположил, что основной принцип работы термостата может быть обнаружен в развитии экономики, рыночном регулировании и системе принятия политических решений. Он определил свой подход как «метод управления системой, при котором входной информацией служат данные о прошлой деятельности». Саморегулирование систем с помощью обратной связи стало принципом конструирования, применяющимся почти во всех областях техники. Если вы в состоянии полностью контролировать одну из переменных в процессе, то можете косвенным образом влиять на все остальные, включая их механизм обратной связи. Результатом развития этого подхода стали следящие системы. Это сервомеханизмы, или саморегулирующиеся устройства, в которых управляющий выходной сигнал сравнивают с управляющим входным сигналом и разницу используют для управления следующим шагом. Сервомеханизмы используют в автоматических пилотирующих устройствах на кораблях, самолетах, боевых и космических ракетах.

Достижения кибернетики были предвосхищены во всем, кроме разве что самого названия новой науки, шестью годами ранее. Ряд передовых мыслителей в области биологии, вычислительной техники, антропологии, инженерии и философии начиная с 1942 г. провели ряд конференций, организованных фондом Джосайи Мейси. Эти знаменитые конференции проводились ежегодно в 1942–1951 гг. На них присутствовал и Норберт Винер. Среди других участников были антрополог Маргарет Мид; Грегори Бейтсон, сделавший вклад в философию науки, психиатрию, теорию эволюции и системное мышление; Джон фон Нейман, один из основателей вычислительной математики; и Уоррен Маккаллох, автор новаторских работ в области искусственного интеллекта. Это пьянящая интеллектуальная атмосфера послужила основой развития теории политических игр, кибернетики и работ в области искусственного интеллекта, а также дала начало широкому использованию принципов обратной связи в социальных, механических и биологических системах. Сложившийся на тех конференциях междисциплинарный подход, нашедший отражение в книге Стивена Хеймса «Кибернетическая группа» (25), создал возможности для последующего развития системного мышления, кибернетики и многих других направлений.

Из представления о единстве принципов развития и организации сложных систем, которые, таким образом, могут быть предметом математического описания, родилась общая теория систем. Ее основы были разработаны биологом Людвигом фон Берталанфи, изложившим свои идеи в книге «Общая теория систем» (26). Общая теория систем изучает не функции, а структуру систем. Она нашла применение в исследовании сложных систем в физике, химии, биологии, электронике и социологии, а также послужила основой для развития теории информации и математического моделирования электрических цепей и других систем.

Системный анализ представляет собой сходную группу идей относительно возможностей управления и оптимизации социальных и технологических систем. Карл Дойч в книге «Нервы управления» применил кибернетический подход к анализу политических процессов (27).

В 1961 г. Джей Форрестер в оказавшей большое влияние книге «Индустриальная динамика» (28) применил принципы кибернетики к проблемам экономических систем, промышленности и жилищного хозяйства. Позднее тот же ученый сделал предметом анализа с применением техники компьютерного моделирования другие социальные и экономические системы, результатом чего стала область науки, известная как системная динамика. В книге «Динамика развития города» (29) Форрестер предпринял попытку понять причины роста и упадка городов. Но если удалось смоделировать сложное взаимодействие сил, образующих ткань городской жизни, можно сделать и попытку применить тот же подход к еще более масштабным объектам. Именно эта возможность подтолкнула Римский клуб к организации в 1970 г. конференции «Затруднительное положение человечества». Форрестер и его коллеги приступили к созданию модели мировой динамики, представлявшей собой глобальную электронную таблицу. Результатом стала нашумевшая книга «Пределы роста» (30). При помощи методов компьютерного моделирования в ней исследовались взаимосвязи между загрязнением среды, экономическим и демографическим ростом, а также были сделаны крайне противоречивые выводы относительно перспектив дальнейшего развития. Основная идея книги заключалась в том, что при сохранении нынешних тенденций в области демографии, загрязнения среды, производства продовольствия и использования природных ресурсов возможности роста будут исчерпаны в течение 100 лет. В следующей работе, «По ту сторону пределов» (31), на основе дальнейшего анализа были предложены несколько более оптимистичные выводы.