Ответ на вызовы открытых систем

Проф. Т.Л. Качанова, проф. Б.Ф. Фомин

 

1. Вызовы открытых систем

Для изучения открытых систем сегодня нет подходящей математики. Структура существующих математических и вычислительных методов не адекватна задачам моделирования сложных систем.

В случае открытых систем  системология вплотную подошла к фундаментальному барьеру понимания сложности. Сложность систем, связанная с ростом их масштабов, усугубляется гетерогенностью возникающих структур. Высокий уровень взаимозависимости гетерогенных компонентов - главная проблема научного понимания открытых систем.

Нужен новый научный метод поиска регулярности. Нужны образцы «основных законов», определяющих небольшую группу принципов, объясняющих феноменологию сложности открытых систем.

Моделирование открытых систем столкнулось с проблемой эмерджентности. Возникновение этой проблемы связано с взаимодействием компонентов сложных систем. Системы сопротивляются анализу путем разложения на части и исследования свойств и поведения целого через свойства и поведение частей. Центральной задачей становится моделирование свойств систем на стадии их возникновения.

Экспериментальной наукой созданы огромные объемы эмпирических данных об открытых системах. Новые методы сбора данных расширяют и без того богатые возможности для работы с эмпирическим материалом об открытых системах. До настоящего времени эти возможности мало используется. В основном применяют статистический и экспертный подходы. В приложениях к открытым системам эти подходы имеют низкую продуктивность.

В работе с эмпирическими данными необходимо выйти на новый уровень. Надо научиться выводить научное знание о системах прямо из эмпирических данных, не обращаясь к экспертам за знанием. Для этого нужны новые идеи и методы понимания феномена сложности открытых систем.

Методы, обещающие научный прорыв, возникают в виде парадигм отдельных научных групп. Координация усилий научного сообщества на фундаментальных проблемах сложности открытых систем должна привести к преодолению существующих технологических барьеров междисциплинарного взаимодействия. Отсутствие взаимопонимания между специалистами разных областей знания замедляет генерацию глобального знания и формирование всеобщей научной парадигмы.

Для исследования открытых систем нужны специализированные компьютерные лаборатории. В них должны нарабатываться варианты допустимых структур взаимодействий, глобальные поведенческие образцы на стадии становления системных свойств, полномасштабные научные реконструкции состояний и эволюции систем.

 

2. Кибернетическая и синергетическая парадигмы системологии

Кибернетическая идея соединила вычисления и информатику, породила целевой инструментальный подход с его главной задачей - оптимизацией поведения систем.

При исследовании открытых систем кибернетическая парадигма перестает работать. Нужна новая концептуальная структура. Нужна технология научного понимания, преодолевающая барьеры сложности открытых систем, обращенная к проблемам научной реконструкции глобального системного состояния и поведения, к объяснению закономерностей возникновения системных свойств.

Научное понимание и преодоление фундаментальной сложности открытых систем взяла на себя синергетическая парадигма системологии.

Синергетика, рожденная физикой и химией, вышла за их границы. Ее предметом стали общие идеи теории сложности, ее объектами – системы реальности, ее сверхзадачей – научное понимание сущности сложности и рациональное объяснение глубокой взаимосвязи сложности с законами природы.

Свойство «открытости» систем синергетика воспринимает как принцип. Творческие активы синергетики образуют физика и математика. Присущая системе сложность, воспринимается через сложность движения.

Открытые системы для синергетики – это математические динамические модели непрерывного или дискретного времени. Благодаря синергетике в круг интересов науки об открытых системах вошли особые сложные формы движения и релевантные методы их моделирования.

Методы синергетики, способные эффективным образом преодолевать сложность открытых систем и подводить исследователей к глубокому научному пониманию их сложности находятся в стадии разработки.

 

3. Ответы физики систем

Физика систем в качестве посткибернетической парадигмы системологии предложила новую концептуальную структуру научного понимания и рационального объяснения сложности открытых систем.

Физика систем рассматривает понятие «Система» как предмет фундаментального исследования и как продукт познавательной деятельности, организующей понимание эмпирических фактов через постижение скрытых в этих фактах смыслов природы явлений и процессов.

Физика систем решает проблему сложности через понятие «Система» и использует это понятие в качестве инструмента исследования сложности.

Физика систем исследует открытые природные, гуманитарные и техносферные системы на научных основаниях. Ее конечная цель - глобальная реконструкция «системного проекта», полное модельное описание и научное объяснение механизмов формирования свойств, состояний и поведения открытых систем.

Физика систем получает фундаментальное знание об открытых системах. Она имеет глубокие методологические основания, адекватную метатехнологию, собственный теоретический аппарат.

Физика систем имеет аксиоматическую основу, через которую в ее аппарат вошли характерные симметрии и фундаментальные системообразующие взаимодействия открытых систем.

Физика систем не вносит упрощений в исследуемые системы. Она рассматривает открытые системы в их естественных масштабах и реальной сложности. Ее методы преодолевают проблемы понимания состояний и поведения систем, вызванные гетерогенностью и усложнением их структур.

Физика систем преодолевает проблему эмерджентности через выявление симметрий и формирующих эти симметрии фундаментальные взаимодействия в системе. Каждый компонент сложной системы представляет собой часть единого целого и одновременно все целое в условиях данной части. Свойства любого компонента являются свойствами целого, проявляющимися особым образом через данный компонент, и одновременно свойствами компонента, проявляющимися в условиях целого.

Физика систем адекватна задачам моделирования открытых систем. Она предлагает научный аппарат моделирования свойств систем на стадии их возникновения.

Физика систем разработала язык систем. Благодаря языку на фундаментальном уровне преодолеваются различия методологических базисов, устраняются технологические барьеры научного понимания открытых систем представителями разных наук, обеспечивается одинаково глубокое и полное понимание смыслов систем и результатов решения системных проблем специалистами разных отраслей знания.

Физика систем идет от эмпирических данных к структурам отношений, от структур отношений к системному знанию, от системного знания к пониманию и решению сложных проблем. Изначально система задается исключительно через эмпирические данные.

Идеи и методы физики систем воплощены в информационных технологиях нового поколения, обеспечивших поиск регулярности через редукцию сложности и реконструкцию целого в открытых системах.