Первый уровень дерева целей из примера 1

ДЕКОМПОЗИЦИЯ

И АГРЕГИРОВАНИЕ

ПРОЦЕДУРЫ

СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА

§8.1. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ В СИСТЕМНЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

В § 1.3 мы уже рассматривали вопрос о соотношении анализа и синтеза в человеческом познании. Их единство позволяет понять окружающий мир. Это относится ко всем отраслям знаний и, в частности, к получив­шей название системного анализа. В данной главе будут рассмотрены технические аспекты аналитического и синтетического методов иссле­дования систем, т.е. будет акцентировано внимание на том, как вы­полняются операции разделения целого на части и объединения частей в целое и почему они вьполняются именно так. Иными словами, мы обсудим, в какой степени анализ и синтез на сегодняшний день могут быть алгоритмизированы.

Аналитический метод, изначально, органически присущий челове­ческому мышлению, в явной форме был осознан, выделен и сформули­рован как самостоятельный технический прием познания в XVII в. представителями рационализма. Так, Р. Декарт писал:

«Расчлените каждую изучаемую вами задачу на столько частей (...), сколько потре­буется, чтобы их было легко решить» [3].

Успех и значение аналитического метода состоит не только и не столько в том, что сложное целое расчленяется на все менее сложные (и в конечном счете простые) части, а в том, что, будучи соединены надлежащим образом, эти части снова образуют единое целое. Этот момент агрегирования частей в целое является конечным этапом анали­за, поскольку лишь только после этого мы можем объяснить целое через его части — в виде структуры целого (см. § 3.5).

Аналитический метод имеет колоссальное значение в науке и на практике. Разложение функций в ряды, дифференциальное и интеграль­ное исчисление, разбиение неоднородных областей на однородные с последующим "сшиванием" решений — в математике, анализаторы спектров, всевозможные фильтры, исследования атомов и элементарных частиц — в физике; анатомия и нозоло­гия — в медицине; значительная часть схемо­техники, конвейерная технология производ­ства — все это служит иллюстрацией эффектив­ности анализа. Успехи аналитического метода привели к тому, что сами понятия "анализ" и "научное исследование" стали восприниматься как синонимы. Идеалом, высшей формой по­знания стала считаться причинно-следственная закономерность, при которой причина явля­ется необходимым и достаточным условием осуществления следствия.

СОЧЕТАНИЕ АНАЛИЗА И СИНТЕЗА В СИСТЕМНОМ ИССЛЕДОВАНИИ

Многие философы и естествоиспытатели обращали внимание на то, что роль синтеза не сводится только к "сборке деталей", получен­ных при анализе. Среди специалистов по си­стемному анализу особенно настойчиво выде­ляет эту мысль Р. Акофф. Он подчеркивает значение целостности системы; эта целост­ность нарушается при анализе, при расчлене­нии системы утрачиваются не только суще­ственные свойства самой системы ("разобран­ный автомобиль не поедет, расчлененный орга­низм не способен жить"), но исчезают и суще­ственные свойства ее частей, оказавшихся от­деленными от нее ("оторванный руль не ру­лит, отделенный глаз не видит"). Поэтому, отмечает Р. Акофф, результатом анализа явля­ется лишь вскрытие структуры, знание о том, как система работает ("ноу-хау"), но не по­нимание того, почему и зачем она это делает. "Синтетическое мышление требует объяснить поведе­ние системы. Оно существенно отличается от анализа. На первом шаге анализа вещь, подлежащая объясне­нию, разделяется на части; в синтетическом мышле­нии она должна рассматриваться как часть большего целого. На втором шаге анализа объясняются содер­жимые части; в синтетическом мышлении объясня­ется содержащее нашу вещь целое. На последнем шаге анализа знание о частях агрегируется в знание о целом; в синтетическом мышлении понимание содержащего целого дезагрегируется для объяснения частей. Это достигается путем вскрытия их ролей или функций в целом. Синтетическое мышление открывает не структуру, а функцию; оно открывает, почему система работает так, а не то, как она делает это" [24].

Таким образом, не только аналитический метод невозможен без синтеза (на этом этапе части агрегируются в структуру), но и синтети­ческий метод невозможен без анализа (необходима дезагрегация целого для объяснения функций частей). Анализ и синтез дополняют, но не за­меняют друг друга. Системное мышление совмещает оба указанных метопа.

Такое положение приводит к некоторой "терминологической на­пряженности", имеющейся в преподавании системных знаний и в обще­нии между специалистами. Акофф предлагает преодолеть противоречи­вость в названиях "аналитического метода", содержащего синтетичес­кую стадию установления структуры, и "синтетического метода", вклю­чающего анализ функций частей, употребляя обобщающие термины "редукционизм" для первого и "экспансионизм" для второго. Существу­ют и более радикальные терминологические предложения: "Сам термин "системный анализ" несостоятелен, поскольку слово "анализ" проти­воречит понятию целостности, содержащемуся в термине "система". Настало вре­мя заменить устаревший термин, пустив в оборот новый, непротиворечивый по существу. Возможно, подойдет название "исследование систем", как не содержа­щее противоречия" [25].

Так как в настоящее время все еще преобладает аналитический (редукционистский) подход в исследованиях, то имеет смысл привести дополнительные аргументы, привлекающие внимание к синтетическим (экспансионистским) методам.

ОСОБЕННОСТИ СИНТЕТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ

Во-первых, аналитический метод приводит к достижению наивысших результатов, если целое удается разделить на независимые друг от друга части, поскольку в этом случае их отдельное рассмотрение позволяет составить правильное представление об их вкладе в общий эффект (как в случае функциональных ортогональных рядов, интегрального исчисле­ния, мозаики, накопления денег и пр.). Однако случаи, когда система является "суммой" своих частей, не правило, а редчайшее исключение. Правилом же является то, что вклад данной части в общесистемный эффект зависит от вкладов других частей. Поэтому, например, если заставить каждую часть функционировать наилучшим образом, то в целом эффект не будет наивысшим (см. § 7.9). Можно скачать, что [24], что, отобрав лучшие в мире карбюратор, двигатель, фары, колеса и т.д., мы не только не получим самого лучшего автомобиля, но вообще не сможем собрать машину, так как детали машин разных марок не подой­дут друг к другу. Итак, при анализе "неаддитивных" систем следует делать акцент на рассмотрение не отдельных частей, а их взаимодейст­вия. Это существенно более трудная задача. Примером является управле­ние "неаддитивной" системой, которое окажется более эффективным, если управлять не действиями ее частей отдельно, а взаимодействиями между ними.

Во-вторых, идеалом, конечной целью аналитического метода яв­ляется установление причинно-следственных отношений между рассмат­риваемыми явлениями. Нечто считается познанным, полностью понятым лишь в том случае, если известна его причина (совокупность условий, необходимых и достаточных для реализации следствия). Однако это далеко не всегда достижимо. Даже в тех случаях, когда имеет место причинно-следственное описание (т.е. когда условия, входящие в причи­ну, действительно перечислимы), все остальное должно быть исключено. Для причинно-следственного отношения не существует понятия окру­жающей среды, так как для следствия ничего, кроме причины, не тре­буется. Примером служит закон свободного падения тел, справедливый, если отсутствуют все другие силы, кроме силы тяготения. Однако когда мы имеем дело со сложными системами, исключить "ненужные", "не­интересные" взаимодействия бывает невозможно не только практически, но и абстрактно (при необходимости сохранить адекватность модели; см. § 2.6). Имеется два способа описать такую ситуацию. Один состоит в отображении "беспричинной" компоненты поведения системы либо "объективной случайностью", либо "субъективной неопределенностью" (происходящей от незнания), либо их сочетанием (см. § 6.4 и 7.7). Другой вытекает из синтетического, экспансионистского метода и со­стоит в признании того, что отношение "причина — следствие" является не единственно возможным и приемлемым описанием (объяснением) взаимодействия. Более адекватной моделью взаимодействия оказывает­ся отношение "продуцент — продукт", характеризуемое тем, что про­дуцент является необходимым, но не достаточным условием для осу­ществления продукта. Например, желудь является для дуба продуцен­том, а не причиной, поскольку кроме желудя для произрастания дуба необходимы почва, влага, воздух, свет, тепло, сила тяготения и т.д. Таким образом, для получения продукта необходимы и другие условия, которые и образуют окружающую среду. Причинное, свободное от сре­ды объяснение является предельным случаем продуцентного, идеалом, к которому можно приближаться, но достичь которого можно не всегда и не всегда необходимо.

Как бы то ни было, и при аналитическом, и при синтетическом под­ходе наступает момент, когда необходимо разложить целое на части либо объединить части в целое. Будем называть эти операции соответ­ственно декомпозицией и агрегированием. Далее рассмотрим техничес­кие аспекты выполнения этих операций.

Подведем итог

Анализ и синтез являются неэлементарными действиями, которые содержат более простые операции декомпозиции и агрегирования. Эти операции, в свою очередь, можно алгоритмизировать, что и сделано в данном параграфе.

§ 8.2. МОДЕЛИ СИСТЕМ КАК ОСНОВАНИЯ ДЕКОМПОЗИЦИИ

Основной операцией анализа является разделение целого на части. Задача распадается на подзадачи, система - на подсистемы, цели - на подцели и т.д. При необходимости этот процесс повторяется, что приводит к иерархическим древовидным структурам. Обычно (если задача не носит чисто учебного характера) объект анализа сложен, слабо структурирован, плохо формализован, поэтому операцию декомпозиции выполняет эксперт. Если поручить анализ одного и того же объекта разным экспер­там, то полученные древовидные списки будут различаться. Качество построенных экспертами деревьев зависит как от их компетентности в данной области знаний, так и от применяемой методики декомпозиции.

Обычно эксперт легко разделяет целое на части, но испытывает затруднения, если требуется доказательство полноты и безызбыточности предлагаемого набора частей. Стремясь перейти от чисто эвристического, интуитивного подхода к более осознанному, алгоритмическому вы­полнению декомпозиции, мы должны объяснить, почему эксперт раз­деляет целое именно так, а не иначе, и именно на данное, а не на большее или меньшее, число частей. Объяснение состоит в том, что основанием всякой декомпозиции является модель рассматриваемой системы [13].

СОДЕРЖАТЕЛЬНАЯ МОДЕЛЬ КАК ОСНОВАНИЕ ДЕКОМПОЗИЦИИ

Остановимся на этом важном соображении подробнее. Операция декомпозиции представляется теперь как сопоставление объекта анализа с некоторой моделью, как выделение в нем того, что соответствует эле­ментам взятой модели. Поэтому на вопрос, сколько частей должно получиться в результате декомпозиции, можно дать следующий ответ: столько, сколько элементов содержит модель, взятая в качестве осно­вания. Вопрос о полноте декомпозиции — это вопрос завершенности

модели.

Пример 1 [20]. В начале 70-х годов проводились работы по систем­ному анализу целей развития морского флота. Первый уровень дерева целей выглядел в виде схемы, изображенной на рис. 8.1.

Декомпозиция проведена по модели входов организационной сис­темы (рис. 8.2), которая включает входы: от "нижестоящих" систем

ОБЕСПЕЧИТЬ НАРОДОХОЗЯЙСТВЕННУЮ ПОТРЕБНОСТЬ В МОРСКИХ ПЕРЕВОЗКАХ

 

 

 

8.1

Первый уровень дерева целей из примера 1

 

(здесь клиентуры - подцель 1); от "вышестоящих" систем (здесь на­родного хозяйства в целом - подцель 2); от "существенной среды" (в данном случае от флотов капиталистических государств — подцель 3 и социалистических государств - подцель 4). Очевидно, что такая де­композиция неполна, поскольку отсутствует подцель, связанная с соб­ственными интересами морского флота. Это, по-видимому, не столько ошибка экспертов-аналитиков (в [20, с. 120] абстрактно упоминается дерево целей социально-экономического развития), сколько результат преобладавшего тогда "остаточного" подхода к проблемам быта, прису­щего тогдашнему стилю руководства. Через 15 лет пришлось говорить о том, что не учет компоненты соцкультбыта создал серьезные проблемы в работе флота в целом [9].

Итак, объект декомпозиции должен сопоставляться с каждым эле­ментом модели-основания. Однако и сама модель-основание может с разной степенью детализации отображать исследуемый объект. Напри­мер, в системном анализе часто приходится использовать модель типа "жизненный цикл", позволяющую декомпозировать анализируемый период времени на последовательные этапы от его возникновения до окончания. С помощью такой декомпозиции шахматную партию можно разбить на дебют, миттельшпиль и эндшпиль; в жизни человека принято различать молодость, зрелость и старость, но можно выделять и более мелкие этапы, например детство, отрочество и юность. Такое же разно­образие может иметь место и при декомпозиции жизненного цикла лю­бой проблемы. Разбиение на этапы дает представление о последователь­ности действий, начиная с обнаружения проблемы и кончая ее ликвида­цией (иногда такую последовательность рассматривает как "алгоритм системного анализа"; насколько это справедливо, мы обсудим в следую­щей главе).

 

		Вышестоящие системы
	Существенная среда		Исследуемая система
		Нижестоящие системы

 

 

8.2 Схема входов организационной системы

 

Пример 2. В табл. 8.1 приведены декомпозиции жизненного цикла проблем, разработанные крупными специалистами по системному ана­лизу - С Л. Оптнером [10], С. Янгом [22], Н.П. Федоренко [19], СП. Никаноровым [10, вступительная статья], Ю.И. Черняком [20]. В качестве упражнения рекомендуем обсудить различия приводимых декомпозиций. При этом следует иметь в виду, что каждый из авторов впоследствии проводит дальнейшее разбиение каждого этапа (т.е. выпол­няет декомпозицию следующих уровней). Приводимые декомпозиции являются наглядным примером различий, возникающих на эвристичес­ких этапах системного анализа.

Установив, что декомпозиция осуществляется с помощью некоторой модели, сквозь которую мы как бы рассматриваем расчленяемое целое, далее следует ответить на естественно возникающие вопросы:

1) модели какой системы следует брать в качестве оснований декомпозиций?

2) какие именно модели надо брать?

Выше уже упоминалось, что основанием декомпозиции служит мо­дель "рассматриваемой системы", но какую именно систему следует под этим понимать? Всякий анализ проводится для чего-то, и именно эта цель анализа и определяет, какую систему следует рассматривать. Система, с которой связан объект анализа, и система, по моделям кото­рой проводится декомпозиция, не обязательно совпадают, и хотя они имеют определенное отношение доуг к плугу, это отношение может быть любым: одна из них может быть подсистемой или надсистемой для другой, они могут быть и разными, но как-то связанными системами.

 

Например, анализируя цель "выяснить этиологию и патогенез ишемической болезни сердца", в качестве исследуемой системы можно взять сердечно-сосудистую систему, а можно выбрать конкретный кардиологи­ческий институт. В первом случае декомпозиция будет порождать пере­чень подчиненных подцелей научного, во втором - организационного характера.

Отметим также, что иногда в качестве оснований декомпозиции полезно не только перебирать разные модели целевой системы, но и брать сначала модели надсистемы, затем самой системы и, наконец, подсистем. Например, при системном анализе функций Минвуза РСФСР декомпозиция глобальной цели высшего образования страны сначала проводилась по моделям вузовской системы в целом, а в конце — по мо­делям функционирования министерского аппарата. Можно также рас­сматривать и такую процедуру анализа, когда перед каждым очередным актом декомпозиции заново ставится вопрос не только о том, по какой модели проводить декомпозицию, но и о том, не следует ли взять модель иной системы, нежели ранее.

Однако чаще всего в практике системного анализа в качестве гло­бального объекта декомпозиции берется нечто, относящееся к проблемо-содержащей системе и к исследуемой проблеме, а в качестве основа­ний декомпозиции берутся модели проблеморазрешающей системы.

Перейдем теперь к рассмотрению вопроса о том, какие модели брать за основания декомпозиции. Прежде всего напомним, что при всем прак­тически необозримом многообразии моделей формальных типов моде­лей немного: это модели "черного ящика", состава, структуры, конст­рукции (структурной схемы) — каждая в статическом или динамичес­ком варианте (см. гл. 3). Это позволяет организовать нужный перебор типов моделей, полный или сокращенный, в зависимости от необходи­мости.

 

12Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: