Никита Моисеев - ЧЕЛОВЕК И НООСФЕРА

Эти работы послужили импульсом для целого потока исследований, которые еще в конце XIX века позволили создать научный фундамент проектирования механизмов управления сложными техническими системами. С общеметодологической точки зрения основной успех новой дисциплины связан с открытием принципа обратной связи — принципа, который, как мы видели, был усвоен живой природой на самой заре ее появления. Но для систем, которые управляются человеком, овладение этим принципом имело огромное значение: любая система всегда подвержена случайным и неконтролируемым воздействиям, и, следовательно, управляющее воздействие не может быть полностью определено заранее, и любая программа действий должна корректироваться в зависимости от характера и величины непредсказуемых внешних воздействий. Без обратной связи никакая управляемая система не сможет достигнуть предписанных ей целей.

В XX веке и особенно в послевоенные годы спектр вопросов, изучаемых теорией управления, сильно расширился. Изменилось и усложнилось понимание смысла задач, которые призвана решать та теория. Так, например, еще в предвоенные годы обратная связь понималась главным образом как формирование управляющего воздействия в виде линейной функции отклонений от предписанного режима, который к тому же считался стационарным. Примером такой системы управления является автопилот, который реализует управление рулями самолета в зависимости от величины отклонения курса, высоты полета и других его параметров от наперед заданных значений.

Сейчас представление о процессе управления и структуре обратной связи существенно усложнилось. Ныне это лишь составная часть управляющей системы. И под обратной связью мы понимаем теперь такую «подсистему системы управления», которая способна вносить изменения в программу достижения цели управления в зависимости от изменений в непредсказуемой внешней обстановке. Те принципы классической инженерной науки, которые были выработаны в ней, всего лишь специальный частный случай концепций современной теории управления.

Однако, и мне хочется это подчеркнуть, именно в рамках теории управления техническими системами родилась та система взглядов, которой мы сегодня обязаны современной концепцией управления сложными стохастическими системами, в том числе и управления процессами социальной природы.

Согласно современным воззрениям процесс управления должен содержать следующие три важнейших этапа:

а) формирование цели управления;

в) формирование программы достижения цели управления;

с) создание механизмов обратной связи, препятствующих действию случайных и непредсказуемых заранее внешних воздействий.

Опишем все три составляющие.

Прежде всего цель. Нельзя даже говорить об управлении, если нет четко поставленной цели. Бесцельного управления не бывает. В случае регулятора Уатта целью управления было поддержание постоянства числа оборотов, которое должна давать паровая машина. Целью управляющей системы, именуемой автопилотом, является поддержание заданного режима полета самолета и т. д. В технических системах нет проблемы цели — там она всегда носит экзогенный характер, она задается извне, на основе соображений и информации, которая не содержится в системе (в крайнем случае это предмет предпроектного анализа, если речь идет о сложных технических системах многоцелевого назначения).

Совершенно иное дело в системах социальных, системах, функционирование которых определяет в той или иной степени судьбы людей. Пример такой системы мы рассматривали в одном из параграфов предыдущей главы. Там рассказывалось о проблеме распределения водных ресурсов реки Зеравшан. Эта сложная техническая система состоит из разнообразных водозаборов и водосбросов, небольших водохранилищ, ирригационных систем и т. д. Управляющие воздействия — распределение воды. Можно ли для этой системы задать цель управления извне, подобно тому, как мы задаем цель космической ракете, когда используем возможности управления, чтобы вывести космическую станцию на заданную орбиту?

Очевидно, что нет! Цели подобных систем формируются внутри самой системы, где, помимо всех водосборов, водохранилищ и т. п., еще существуют люди, большие коллективы, которые нуждаются в этой самой воде. Они самостоятельны, у них свои интересы, свои цели, которым они имеют возможность следовать, и самое главное — эти цели различны! А для выработки общего коллективного решения об использовании воды требуется специальная и сложная система процедур — требуется специальный «институт согласия».

Таким образом, в системах, среди «элементов» которых есть люди, коллективы, организации, определение целей управления превращается в самостоятельную и сложнейшую процедуру.

Представим себе, что «институту согласия» удалось преодолеть все трудности, связанные с выработкой этой цели, и цель управления (именно пока только цель, а не цели) сформулирована. (Так же, как в случае с рекой Зеравшан, где в результате кооперативного согласия общей целью стала максимизация суммарного урожая хлопка.) Как поступать дальше?

Следующий этап — это составление программы распределения ресурса, обеспечивающей достижение цели управления. В нашем примере такая программа должна представлять собой правила распределения воды во времени по районам, которые пересекает река. Причем это распределение должно обладать таким свойством, чтобы обеспечить максимальный суммарный урожай хлопка во всей зоне орошения.

Чтобы решить эту задачу, необходимы модели роста растений в зависимости от того количества воды, которое будет подаваться на поля, и, конечно, от внешних условий, прежде всего погодных, влажности почвы и т. д. Но все эти внешние факторы так или иначе не являются точно прогнозируемыми. Поэтому, чтобы составить программу действий для достижения цели, мы должны задаваться некоторым сценарием этой внешней обстановки (прежде всего погоды). Заметим, что это еще одна, может быть и промежуточная, но достаточно трудная проблема.

Значит, программа распределения ресурса и того последовательного изменения ситуации — в данном случае состояния хлопковых полей — является весьма условной. Она рассчитывается лишь для некоторых гипотетических условий внешней среды. Реальные условия будут неизбежно иными, а значит, и все состояние системы, и прежде всего характер роста растений, будет отличаться от расчетного. Значит, подавать на поля заранее рассчитанное количество воды заведомо будет нецелесообразно. Одним словом, нужна обратная связь.

Когда инженеры открыли принцип обратной связи, то первые механизмы, ее реализующие, действовали весьма примитивно. Поясним это на примере работы автопилота. Представим себе, что самолет должен летать по прямой на заданной высоте, что ветер дует с постоянной скоростью параллельно земной поверхности. Но предположим, что произошел неожиданный порыв ветра, направленный вертикально, и самолет начал подниматься. Чувствительные измерительные элементы сразу зафиксируют этот факт, а силовые устройства самолета немедленно среагируют — они отклонят вниз рули высоты, заставив самолет вернуться на старую траекторию полета.