13. Процессы в суперсистемах: возможности течения

13.1. Понятие о суперсистемах

Теперь, после достаточно подробного ознакомления с понятийным и терминологическим аппаратом теории управления, перейдем к описанию процессов управления и самоуправления в суперсистемах и их иерархиях.

Под суперсистемой мы понимаем множество элементов, хотя бы частично функционально аналогичных в некотором смысле друг другу. «Аналогия» и «подобие» в контексте настоящей работы – не синонимы. Аналогия предполагает возможность прямой замены одного другим; подобие (полное или частичное) предполагает только идентичность процессов, протекающих в разных объектах, при их описании в общей для них системе параметров, лишённых их реальной размерности.

Аналогия предполагает определение некоего набора качеств, которыми обладают объекты, аналогичные именно в смысле избранного набора качеств. Объекты, обладающие более узким или более широким набором качеств, чем определённый, принадлежат к другому классу объектов, хотя они являются тем не менее, частичными или более широкими (объемлющими) аналогами объектов рассматриваемого класса, распознаваемых по вполне определённому конечному набору качественных признаков. Благодаря частичным и объемлющим аналогам все классы объектов, распознаваемые по любому набору качественных признаков, взаимно проникают один в другой, сливаясь в понятии «Мироздание».

Таким образом, суперсистема – множество элементов, хотя бы частично функционально аналогичных друг другу в некотором смысле и потому хотя бы отчасти взаимозаменяемых. Кроме того, все её элементы самоуправляемы (или управляемы извне) в пределах иерархически высшего объемлющего управления на основе информации, хранящейся в их памяти; каждым самоуправляемым элементом можно управлять извне, поскольку все они могут принимать информацию в память; каждый из них может выдавать информацию из памяти другим элементам своего множества и окружающей среде и потому способен к управлению, и (или) через него возможно управление другими элементами и окружающей средой; все процессы отображения информации как внутри элементов, так и между ними в пределах суперсистемы и в среде, её окружающей, подчинены вероятностным предопределённостям, выражающимся в статистике.

В самом примитивном случае суперсистемой является гибкое автоматическое производство вместе с персоналом. Мироздание в целом также является суперсистемой. Благодаря объемлющим и частичным аналогам Мироздание предстает в качестве объемлющей суперсистемы по отношению ко множеству взаимно вложенных суперсистем со структурой, изменяющейся в каждый момент времени, а кроме того, – и определяемой разными субъектами по разным наборам признаков (то есть с виртуальной структурой). Взаимная вложенность суперсистем предполагает существование элементов, одновременно принадлежащих к нескольким суперсистемам. Виртуальность структур предполагает существование элементов, в разные моменты времени принадлежащих к разным суперсистемам, и как следствие предполагает существование структур, внезапно появляющихся и исчезающих, как пузыри на лужах при дожде.

В зависимости от организации интеллект может быть внешним по отношению к суперсистеме; им может обладать набранная из безинтеллектуальных элементов суперсистема в целом или подмножество элементов в ней; им могут обладать отдельно взятые элементы суперсистемы, причем необязательно все; один (или многие) элементы суперсистемы могут обладать внутри своей структуры элементами, также обладающими интеллектом.

Но, если рассматривать полную функцию управления, приводящую к появлению суперсистемы, интеллект всегда присутствует либо в самой суперсистеме, либо в объемлющем, иерархически высшем по отношению к ней управлении.

Поэтому, где это неважно, вопрос о локализации интеллекта будем обходить молчанием. Сопряжённым интеллектом будем называть интеллект, осуществляющий самоуправление суперсистемы как единого целого в пределах иерархически высшего объемлющего управления вне зависимости от его локализации по отношению к суперсистеме. Это может быть внешний по отношению к безинтеллектуальной суперсистеме интеллект (как в случае материальной базы гибкого автоматизированного производства), может быть интеллект, присутствующий в суперсистеме, а также и интеллект, порождённый самой суперсистемой некоторым образом.

Суперсистемы могут быть косные, то есть устойчиво существующие в некотором балансировочном режиме, пока существуют слагающие их элементы, и суперсистемы, исчезающие с исчезновением элементов.

Могут быть суперсистемы с возобновляемой элементной базой, но также устойчиво существующие в течение жизни нескольких поколений элементов в некотором балансировочном режиме.

Могут быть и эволюционирующие суперсистемы, которые в момент своего появления, сами и их элементы, обладают, во-первых, некоторым запасом устойчивости по отношению к воздействию на них окружающей среды; а во-вторых, некоторым потенциалом развития своих качеств за счёт изменения организации как внутри суперсистемы, так и внутри её элементов. После завершения такого рода процесса освоения потенциала развития суперсистемы и её элементов изменяется характер взаимодействия суперсистемы со средой и внутренняя организация процессов в суперсистеме, что сопровождается возрастанием запаса устойчивости суперсистемы по отношению к давлению среды и (или) ростом производительности (мощности воздействия) суперсистемы в отношении среды.

Процесс освоения потенциала развития может охватить несколько поколений элементной базы суперсистемы, а может завершиться в течение времени существования одного поколения. По завершении этого процесса суперсистема существует некоторое время в некоем балансировочном режиме отношений со средой либо как косная, либо как суперсистема с возобновляемой элементной базой. При этом она может стать основой для суперсистемы следующего поколения или иерархически высшей суперсистемы. Нас далее будет интересовать процесс освоения потенциала развития суперсистемы.

13.2. Освоение потенциала развития

Рассмотрим суперсистему, введённую в некую среду ради неких целей, непосредственно после начала процессов её адаптации к среде и освоения потенциала развития. Среда в данном контексте – процессы, с которыми имеет дело суперсистема: которые воздействуют на неё и на которые воздействует она сама. Объективные процессы могут представлять интерес для субъекта, ведущего управление, либо как материальные (в частности, энергетические) процессы, либо как информационно-алгоритмические, либо в обоих качествах. Поэтому и среда может представать либо в качестве материальной, либо в качестве информационно-алгоритмической, либо в обоих качествах. Это ведёт к возникновению двух видов обособленности и/ или локализации суперсистемы в целом, её фрагментов и элементов в матрице предопределения бытия (мере) Мироздания, характеристики которых могут изменяться с течением времени.

Во-первых, имеет место пространственная локализация. При этом понятие «пространство» можно определить, как информационную характеристику материальных объектов Вселенной, отражающее в личную, субъективную частную меру их взаимную вложенность и упорядоченность по иерархическим ступеням Вселенной сообразно матрице предопределения бытия Мироздания. Примером такого рода неоднозначного субъективизма восприятия локализации являются модели солнечной системы – гелиоцентрическая и геоцентрическая.

Во-вторых, имеет место информационная локализация. Под этим понятием имеется в виду характеристика информационных объектов [45], отображающая в субъективную меру управленца их взаимную вложенность и иерархичность безотносительно к материальным носителям, на которых записана информация, также сообразно матрице предопределения бытия Мироздания.

Приведём пример изменения информационной локализации. Один редактор всё разобъяснит в предисловии к книге, а другой – в послесловии, хотя его текст может отличаться только названием «предисловие» или «послесловие». Другой ту же информацию рассыплет по множеству сносок и примечаний по самому тексту книги. Читатель, воспринимая информацию из книги, создаст в своей субъективной мере новый вариант и пространственной, и информационной локализации записей и изменит свою субъективную меру.

Для каждого из элементов, составляющих суперсистему, вся остальная суперсистема – часть внешней среды. Все элементы до некоторой степени автономны по материальному (энергетическому) и информационно-алгоритмическому обеспечению их деятельности, благодаря чему суперсистема в целом тоже до некоторой степени автономна в указанном смысле. Но по отношению к среде она может быть не замкнута: т.е. она может поддерживать своё существование за счет ресурсов среды; либо же обмен со средой может носить обоюдосторонне направленный характер.

Информационно-алгоритмическое обеспечение (самоуправления) поведения элементов суперсистемы, в которую заложен потенциал развития, организовано как минимум двухуровневым образом:

· во-первых, есть фундаментальная часть, идентичная для всех элементов суперсистемы. Она обеспечивает пребывание элементов суперсистемы в среде с некоторым запасом устойчивости с момента введения суперсистемы в среду. Если этого нет, то суперсистема не может пребывать в среде, а вытесняется ею или уничтожается.

· во-вторых, адаптационная часть, развиваемая в каждом элементе своеобразно на основе фундаментальной части информационно-алгоритмического обеспечения в процессе функционирования элемента в суперсистеме и объемлющей её среде.

В фундаментальной части может быть своя иерархическая упорядоченность информационно-алгоритмических модулей, необходимая для обеспечения изначальной специализации элементов, делающая их частичными (а не полными) аналогами друг друга. Примером этого является разделение по признаку пола в любом биологическом виде. Соответственно этой упорядоченности фундаментальной части предопределена и упорядоченность адаптационной части информационного обеспечения. Естественно, это отражено и в структурной организации материального носителя информационно-алгоритмического обеспечения, то есть каждого из элементов суперсистемы (иными словами, в структуре элемента можно выделить области, соотносимые с фундаментальной и с адаптационной частями информационно-алгоритмического обеспечения [46]). В больших суперсистемах всё это выражается в статистических характеристиках различия и совпадения параметров элементов и предопределено в вероятностно-статистическом смысле.

Благодаря этому мгновенно незаменимые элементы тем не менее, вероятно заменимы другими элементами в течение некоторого вероятностно предопределённого времени, поскольку в их память (адаптационную часть информационно-алгоритмического обеспечения) могут быть введены информационно-алгоритмические модули, обеспечивающие необходимую новую специализацию при замене одного элемента другим.

Информационный обмен между элементами в пределах суперсистемы и суперсистемы со средой носит неоднозначный характер в пределах ограничений вероятностными предопределённостями (иерархически высшего объемлющего управления), вследствие чего элементы суперсистемы накапливают с течением времени информационные отличия друг от друга и могут обладать (и вероятно обладают) несколькими специализациями; то есть они пригодны к употреблению по нескольким различным частным целевым функциям управления.

Это ведёт к тому, что суперсистема в целом обладает памятью и, кроме того, гибкостью поведения. То есть реакция её, её фрагментов и отдельных элементов на одно и то же воздействие среды однозначно не предопределена, хотя она предопределена в вероятностно-статистическом смысле на основе информационного состояния фрагментов суперсистемы, на которые среда оказывает воздействие.

Среда оказывает давление на суперсистему. Давление среды, как и всё в природе, носит колебательный характер, но имеет место в диапазоне низких частот по отношению к диапазону частот, в котором элементы суперсистемы способны изменять своё информационно-алгоритмическое состояние (иными словами, давление среды носит медленный характер по отношению к характеристикам быстродействия элементов). Благодаря этому каждый из элементов суперсистемы способен устойчиво взаимодействовать со средой, а сама суперсистема может в принципе устойчиво пребывать в среде.

Частотный же диапазон, в котором суперсистема как единое целое способна к устойчивому взаимодействию со средой, определяется не только быстродействием её элементов (максимальная частота) и временем жизни их и структур, ими образуемых (минимальная частота), но и организацией взаимодействия элементов в пределах суперсистемы [47].

Мощность факторов среды, воздействие которых суперсистема может выдержать в этом частотном диапазоне, также определяется организацией взаимодействия элементов в пределах суперсистемы. При неправильной организации этого взаимодействия принципиальная возможность устойчивого 1) пребывания в среде и 2) иерархически высшего целевого взаимодействия с нею может не осуществиться.

С момента введения суперсистемы во взаимодействие со средой информационно-алгоритмическое обеспечение элементов, соответствующее адаптационной части, развивается в объемлющем иерархически высшем по отношению к ним управлении в процессе самоуправления элементов. Информационно-алгоритмическое обеспечение самоуправления элементов в этом процессе некоторым образом складывается из содержимого фундаментальной части и из текущего содержимого адаптационной части каждого из них. Иерархически высшее объемлющее управление носит по отношению к элементам двухуровневый характер:

· во-первых, процессы самоуправления суперсистемы в целом;

· во-вторых, объемлющее иерархически высшее по отношению к суперсистеме в целом управление.

При этом возможны конфликты управления как между иерархическими уровнями, так и внутри уровней.

По отношению к самоуправляющейся суперсистеме иерархически высшее объемлющее управление может выступать не только как прямой информационный обмен с суперсистемой непосредственно, но и косвенный, опосредованный – как давление со стороны среды на суперсистему, некоторым образом управляемое иерархически высшим объемлющим управлением.

Имея это в виду, будем, где нет особых оговорок, под иерархически высшим управлением понимать прямой информационный обмен с суперсистемой и её элементами; под давлением среды – иерархически высшее косвенное, опосредованное управление через воздействие на средy, в которой находится суперсистема и, в которое входит также иерархически равное уровню суперсистемы внешнее по отношению к ней управление; а под иерархически высшим объемлющим (для краткости просто – объемлющим) управлением их совокупность.

Здесь нет несуразности, коей может показаться опосредованное управление тем, чем в то же самое время возможно управлять не-по-средственно. Дело в том, что среда может являться фрагментом иной, объемлющей первую, суперсистемы; среда может являться совокупностью суперсистем одного иерархического уровня с рассматриваемой; а благодаря наличию частичных и объемлющих аналогов среда и суперсистема являются взаимным вложением суперсистем, выделяемых из целостности Мироздания по разным наборам качественных признаков. Иерархичность суперсистемы определяется порядком в расширяющейся последовательности объемлющих вложений.

В таком понимании среди множества матрёшек наивысшая в иерархии – самая большая, в которой находятся все прочие. Отличие только в том, что каждая из суперсистем-матрешек – и сама по себе, и часть её объемлющих суперсистем, и каждая из упомянутых суперсистем – находится под иерархически Наивысшим непосредственным и опосредованным управлением.

Восприятие в качестве “несуразности” такого разделения иерархически высшего объемлющего управления в отношении суперсистемы – следствие забывания о факте взаимной вложенности (проникновения друг в друга) ещё множества других суперсистем, кроме рассматриваемых прямо. Рассмотрение же суперсистемы, т.е. выделение её из целостности Мироздания – один из этапов полной функции управления, которое всегда субъективно.

Целостный же процесс управления в Мироздании – при выделении суперсистемы в его составе по некоему набору признаков – также распадается на управление средой как таковой, самоуправление суперсистемы в среде и на иерархически высшее управление в отношении суперсистемы, включающее в себя как прямое, так и опосредованное (косвенное) управление.

Если смотреть на суперсистему с позиций сопряженного с нею – как с единым целым – интеллекта, то существование суперсистемы заведомо протекает под давлением среды. Однако интеллект, осуществляющий иерархически высшее по отношению к суперсистеме управление, сам определяет характер своего информационного обмена с суперсистемой, с её внутренней иерархией, с сопряжённым с нею интеллектом. По этой причине иерархически высшее управление может носить крайне разнообразный характер. Как максимум – непрерывная выдача прямых директив сопряжённому интеллекту и контроль за их исполнением; как минимум – предоставление полной самостоятельности в управлении суперсистемой сопряжённому интеллекту и прочим интеллектам в ней и включение в процесс управления только при условии выхода вектора ошибки самоуправления суперсистемы, её фрагментов и элементов за допустимые пределы. Пока же вектор ошибки управления находится в пределах множества значений иерархически высшего допустимого вектора ошибки, (при взгляде извне) оба варианта взаимоотношений с иерархически высшим управлением неотличимы друг от друга в смысле идентичности вектора состояния и вектора управляющего воздействия (сигнала), распространяющегося на внутрисуперсистемном уровне организации.

Так или иначе, в любом из вариантов иерархически высшего управления на сопряженный интеллект суперсистемы, на суперсистему в целом, на её фрагменты и отдельные элементы ложатся два комплекса частных задач:

· во-первых, некоторым образом выдерживать давление среды;

· во-вторых, свободные от сдерживания давления среды ресурсы употреблять для достижения целей, ради осуществления которых суперсистема введена в среду (или образована в среде).

Эти два комплекса задач образуют во времени поток целей управления в отношении среды – поток внешних по отношению к суперсистеме и её элементам целей управления (для краткости – внешний поток целей).

Понятно, что, если все ресурсы суперсистемы идут на поддержание устойчивого пребывания её в среде, то её производительность в отношении целей, ради которых она введена в среду, равна нулю; кроме того, если суперсистема подавляется средой или вытесняется ею, то вообще не может быть речи о достижении ею каких бы то ни было целей. Поэтому:

В векторе целей управления суперсистемы на первом приоритете будет стоять цель – пребывание в среде с некоторым запасом устойчивости на случай возрастания давления среды.

В биологических видах это зафиксировано в фундаментальной части информационного обеспечения особей и выражается в их поведении как страх и инстинкт самосохранения. Запас устойчивости суперсистемы в отношении её пребывания в среде предстаёт как общая численность её элементов, не используемых в данный момент времени для отражения и поглощения давления среды (или иначе – это фонд свободного работного времени всех элементов суперсистемы). Но этот же запас устойчивости – её элементные ресурсы, только которые и могут быть использованы для целевого взаимодействия её со средой в соответствии с вектором целей иерархически высшего (объемлющего) управления. То есть этот запас устойчивости одновременно определяет и возможную производительность суперсистемы в отношении среды [48]. Освоение же потенциала развития суперсистемы – выведение её на максимум производительности в отношении среды по вектору целей иерархически высшего (объемлющего) управления.

Таким образом оценки качества управления как по запасу устойчивости пребывания в среде, так и по производительности суперсистемы в отношении среды – иерархически упорядочены и неантагонистичны:

1. Повышение запаса устойчивости пребывания в среде позволяет

2. Поднять производительность в отношении среды.

Общий же запас устойчивости суперсистемы в отношении этих двух интегральных целей также представляет собой неиспользуемые в данный момент времени элементные ресурсы. Поэтому мгновенная обобщающая оценка качества управления – не используемые в данный момент времени элементные ресурсы, позволяющие выдержать возрастание давления среды без снижения производительности в отношении неё и при необходимости повысить производительность без снижения уровня защищённости суперсистемы от давления среды. Эти неиспользуемые элементные ресурсы суперсистемы будем называть элементным запасом её устойчивости.

Обобщающая оценка качества управления на интервале времени – монотонный (в математическом смысле, т.е. не убывающий временами) рост производительности в отношении вектора целей иерархически высшего (объемлющего) управления с течением времени.

Но это – иерархически высшая оценка. Она может быть и не видна на иерархическом уровне суперсистемы. Но на этом уровне всегда видна её основа – высвобождение элементных ресурсов из текущих процессов функционирования суперсистемы по мере роста качества управления в ней каждым из частных процессов и при изживании паразитных процессов.

Другой вопрос: в каких целях употреблять высвобождающиеся элементные ресурсы и время? – Ответ на него требует идентификации на иерархическом уровне суперсистемы вектора целей иерархически высшего (объемлющего) управления в отношении неё.

В момент появления суперсистемы в среде упорядоченность множества образующих её элементов носит двухуровневый характер: уровень первый – каждый из элементов; уровень второй – суперсистема в целом.

Освоение потенциала развития начинается из этого состояния. В таком состоянии суперсистема при взаимодействии со средой встречает поток воздействия среды на неё; в суперсистеме он информационно-алгоритмически преобразуется в поток целей управления, соотносимых с уровнями в организации суперсистемы:

· ею как единым целым;

· её фрагментами;

· её отдельно взятыми элементами.

В этом потоке целей можно выделить три качественно разнородных составляющих:

· непрерывное взаимодействие со средой, постоянное во времени по своему характеру;

· однозначно предсказуемое, главным образом циклически регулярно повторяющееся взаимодействие;

· статистически упорядоченное [49] эпизодическое взаимодействие, на иерархическом уровне суперсистемы и её элементов предсказуемое только в вероятностном смысле.

Поскольку в этот период информационное обеспечение суперсистемы основано главным образом на его фундаментальной части, то в режиме самоуправления без иерархически высшего вмешательства суперсистема информационно не подготовлена к обслуживанию каких-то целей и терпит ущерб в случае невозможности уклонения от взаимодействия. Ущерб вероятностно предопределён, но может быть уменьшен за счет организации внутрисуперсистемных процессов. Это касается прежде всего ситуаций, когда потенциал развития суперсистемы допускает согласованное использование возможностей более чем одного элемента в одной и той же целевой функции управления (концепции управления, ориентированной на частную цель из вектора целей суперсистемы).

Взаимодействие суперсистемы со средой невозможно без отображения информации из среды в суперсистему. Это ведёт к изменению упорядоченности суперсистемы по отношению к исходному двухуровневому состоянию: «элемент – суперсистема». Взаимодействие суперсистемы со средой по целям, допускающим согласованное функционирование более чем одного элемента (или необходимо требующим его) в одной и той же концепции управления, с течением времени ведёт к тому, что:

· непрерывное взаимодействие, постоянное во времени, породит в суперсистеме постоянно функционирующее структуры, ориентированные на определённые цели и информационно-алгоритмически сообразные им;

· циклически регулярно повторяющееся взаимодействие породит структуры, также циклически возобновляющие своё функционирование. Часть из них будет распадаться по завершении цикла функционирования; часть же будет ждать в бездействии следующего цикла, поскольку время их организации больше, чем периоды бездействия;