6.1. КОНВЕРГЕНЦИЯ   И  СИНХРОНИЗАЦИЯ СТРУКТУР СИСТЕМ

Общее представление о конвергенции структур систем было введено в п. 4.2. Более строго, конвергенцией структуры системы называется процесс, при котором повышается степень взаимной адаптнрованности компонентов системы между собой при условии постоянства состава компонентов системы и параметров внешней среды. Конвергенция имеет ряд иерархических уровней.

Иерархия процессов конвергенции начинается о нижнего уровня — с «оперативных» структур, затем переходит к «тактическим», «стратегическим» н завершается конвергенцией «политической» структуры (в терминах математической теории Дж. Хо-варда, см. [16]).

Безусловно, в реальной системе уровней может быть меньше или больше, это зависит от числа компонентов системы, центров конвергенции компонентов (подструктур) н задач анализа структур.

Структура рвзиых уровней различаются тем, что все структуры более низкого уровня являются компонентами структур более высокого уровня. Соответственно характеристические кривые функционирования всех структур более низкого уровня, входящих в данную структуру, «вложены» (т. е. располагаются внутри) в характеристическую кривую данной структуры. Такое представление позволяет утверждать, что прогресс любой конечной системы должен иметь предел, поскольку есть некая глобальная система, структура которой охватывает все наличные компоненты так, что максимальная конвергенция (синхронизация) этой структуры представляет собой финальный этап прогресса.

Миогоуровневость и конечность прогресса. Любая система в ограниченными ресурсами (например, составом компонентов) имеет куполообразную интегральную характеристическую кривую, аппроксимирующую частные характеристичевкие кривые всех ее структур.

Следовательно,  повышение эффективности,  Qt системы S,

происходит лишь при увеличении F% до значения F^T, так что

Qi(f]P) = QT". Прн дальнейшем увеличении F} так, что Ff > > F°ft\ выиолияетси условие

Поскольку ресурсы любой реальной системы, в том числе неосферы, ограничены, существует предел ее прогресса при определенных выбранных критериях эффективности Q и фактора Р} взаимной адаптации компонентов иеосферы между собой и со средой.

Фактор Fft увеличение которого до значения F°V повышает эффективность Qt системы Sm, можно назвать фактором эффективности, нлн фактором сложности, поскольку после достижения Fj = F°V дальнейшее его увеличение приводит к снижению эффективности (увеличению сложности).

После достижении иеосферой предела прогресса Qt (Fj) возможна омена критерия Qt на другой, Q,+1, причем возможно Qi+i (Ff > Fff*) = —Qi. Тогда при дальнейшем унелнчечии Fj и Fj > Fff* будет возрастать значение Qt+i.

Например, вместо измерения уровня жизни людей средним числом автомобилей на душу земного населения и вытекающего отсюда стремления к увеличению общего числа автомобилей люди могут начать измерять уровень «здоровья» планеты, состояние экологии, прогресс, улучшение которого связано с уменьшением общего числа автомобилей.

Следовательно, прогресс ие может отражаться линейной мерой «больше—меньше», а лишь нелинейной мерой «лучше -хуже». Оценка «лучше—хуже» зависит от состояния системы ее интересов.

Если рассматривать процесс увеличения значений F} повышения сложности интеллектуальных задач, то (рис. 6.1) сначала наблюдается прогресс эффективности деятельности индивида Q1? максимум которой достигается при Fj?%, затем эффективность индивида снижается. Дальнейший прогресс может быть получен при переходе к групповому творчеству — гибридному интеллекту группы Q2. Далее необходим более мощный коллектив (например, институт) с эффективностью Q8. И так до мобилиза цнн интеллектуального ресурса всей иеосферы, способной наиболее полно и всесторонне прогнозировать динамику среды и процессов взаимной адаптации живых систем (точнее, шиегральной живой системы планеты) со средой и между собой.

При увеличении Ff, но при условии Ff Г]Г неосфера способна повышать евою эффективность, организуясь сама и оказывая активное преобразующее воздействие иа среду. При достижении Fj — А'/в* резерв активного воздействия иеосферв» иа среду достигает максимума и затем начинает уменьшаться.

Дальнейшая взаимная адаптация неосферы со средой уже должна происходить в условиях снижения эффективности пео4 сферы. Иначе говоря, пластичность среды, запас возможности

изменять ее для улучшения условий существования живых систем снижается. Следовательно, живые системы должны все больше и больше изменяться сами. В частности, если принять за Qs — численность интегральной генеральной совокупности живых существ, то после F) = f'/s* эта численность должна уменьшаться. По данному критерию Q при дальнейшем увеличении F} неизбежен регресс неосферы. Если F} — объем ресурсов планеты, потребляемых живыми системами, то поддержание Qa — QaiF^1) ~

~ Q™" проблематично — ресурсы планеты будут неуклонно истощатьси. Остается лишь одна иозможность — изменение критерия v Q на обратный —Q, а главное ■ необходим реверс в динамике Fj в сторону уменьшения его значений.

Конечно, приведенное рассмотрение зависимости единственного критерия Q от единственного фактора F} ивлиется сильным упрощением! прогресс включает в себи сложную многокритериальную зависимость      Qlt где N — большое число, от сово-м

купиости факторов £ F,, где М — также большое число. Тем не

менее даииый аиалнз полезен для качественной оценки нелинейных процессов, охватываемых очень сложным, многоуровневым диалектическим понятием «прогресс».

Мы постоянно разделяем отображения статики Q (F) и динамики Q (Т), чтобы подчеркнуть особую важность внимательного изучения специфики статических характеристик и динамических процессов в развитии систем. Вообще же можно отобразить оба

эти типа зависимости Q (F) и Q (Т) совместно, накладывая их друг на друга. Для структур одного уровня, чло.кеиных в определенную структуру более высокого уровня, предполагается соблюдение правила постоянства интегральной эффективности.

Это правило имеет дополнительное следствие: если трансформация одной структуры-страгегии в другую осуществляется без временного снижения эффективности, т. е. монотонно, значит одна из эгих структур-стратегий является вложенной в другую. Обратное утверждение неверн01 трансформации между нложен-ными структурами могут происходить и со спадом.

Может показаться, что из правила эквивалентной интегральной эффективности | QtdF = const следует, что если соегяв компонентов разных структур одной и той же системы и ее коэффициент полезного действия — соотношение эффективности и сложности: 7] — QtlCf постоянны, то максимальная эффективность всех ее структур-стратегий теоретически одинакова.

Например, максимальная скорость чтения буквами и словами теоретически одинакова. На самом деле максимальная эффективность разных структур-стратегий различна, потому что различен состав компонентов системы при разных ее структурах. Если при чтении по буквам единичным (базовым) компонентом является отдельный знак (буква), то при чтении словами единичным компонентом является группа знаков (слово). Таким образом, зпаче-иие F при чтении по буквам воответствует числу букв, а при чтении словами — числу слов.

Если обозначить число букв через Flt а число слов через F2 и допустить, что Ft == nFx, где п - среднее число букв в одном слове, то из условия

1 •

допустив для простоты одинаковую, например прямоугольную, форму характеристических кривых Qi J и Qa (FB), где Qi и Qs — средние значения эффективности Qx и Q8, нолучим

Учитывая введенное условие Ft — nF^ т. е.  получим

Таким образом, если структура состото из компонентов в п раз более крупных, чем компоненты структура Sf, то теоретически средняя эффективность Sf+1 в п раз больше, чем средняя эффективность Sf.

На практике этот коэффициент оказывается несколько ниже, поскольку оперирование более крупными единичными компонентами, взаимная адаптвция более крупных компонентов в единог структуре более сложив, чем при более мелких единичных компонентах. Нвпример, опознание отдельной буквы прн прочих рвв-ньтх условиях занимает меньше времени, чем опознание слова.

Из экспериментов И. Д. БратнниноЙ следует Qt ----- 0,25, Q2 — = 0,65, Так что коэффициент повышения эффективности чтения словами Q, 110 сравнению с ч гением но буквам Qx составляет 2,6, что меньше среднего числа букв в словах русского языка.

Специализация структуры системы — это повышение эффек тивиости функционироввния в некоторых оптимальных для нее условиях за счет снижения эффективности функционирования в остальном интервале допустимых (возможных) условий существования системы.

Возможна специализация структуры любого уровня. Обратный процеса связан е понижением степени взаимной адаптнро-ванности компонентов системы — дивергенцией. Этот процесс приводит к универсализации структуры: AFt шях увеличивается, a Qt „,« снижается.

Сравнение эффективности двух структур системы S| и S(+, (или двух разных систем), в том числе любое соревнование между ними, если их оптимальные значения фактора F не равны между собой (Ftopi Ф F((-j-i)0pt) должно производиться при некотором объективно обусловленном или при таком Fm, при когором структуры имеют равную эффективность Qt (Fm) — Ql+i (Fm). Второе условие больше подходит для случая наиболее блвгонриятного сотрудничества между системами. Исследование оптимального соотношения индивидуальных стратегий двух операторов прн совместном решении ими интеллектуальных задач проведено К. В. Маскевичем.

В случае простого общения двух людей разных национвль иостеЙ Fm может соответствовать общему для иих языку (р частности, эквперанто). Если общение будет происходить при Ft npi и F(t+i) opt. то возможен случай, когда Qi (г'(м и opt) = = Qi+i (-Pf opt) = 0. Иначе говоря, никакого общения, взвимо-ионимання, взаимодействия не получится. Ситуация будет ив-поминать известную басеиную: лиса угощает журавля кашей из тарелки, а журавль лису — из кувшинв с очень узким горлышком.

Естественно, что сравнение, соревноввнне^ сотрудничество предполагает наличие для обеих систем общего фактора Fj, иначе системы будут функционировать не только в разных интервалах, но даже в разных пространствах, не пересекающихся между собой.

Более высоквя мвксимальнвя эффективность Z-й структуры по сравнению с (i -f- 1)-Й объясняется тем, что компоненты системы при /-и структуре более точно взаимно вдаптнроввны, чем при (i + 1)-Й. Это означает, что при /-Й структуре любое изменение в каком-либо внутреннем компоненте системы больше скажется на состоянии других компонентов, чем такое же изменение при (( + 1)-й структуре. Отсюда следует, что средняя крутизна фронта характеристической кривой /-й структуры больше, чем (i + 1)-й-

Вместе с тем изменение в какой-либо компоненте f-й системы передается на другие компоненты быстрее, чем в (/ + 1)-Й, следовательно, прогиб формируется более оперативно в 1-й структуре, чем в (/ + 1)-Й.

В более специализированных, конвергентных системах, т. е. системах, внутренние компоненты которых лучше взаимно адаптированы, прогноз формируется н реализуется быстрее, чем в менее специализированных системах.

Более специализированные системы из-за большей крутизны фронта характеристической кривой нх стратегии более успешное функционируют в узком диапазоне изменений среды, чем менее специализированные системы. В то же время более специализированные системы быстрее наращивают свою эффективность прн небольших отклонениях среды, подавляя их, более активно адаптируя среду к себе, к своим интересам.

Таким образом, более высокая специализация структуры обеспечивает системе более высокую максимальную эффективность, ио сужает интервал приемлемых изменений внешней среды, в котором стратегия может быть реализована с достаточно высокой эффективностью. В жнвых системах более высокая специализация н эффективность достигаются за счет более стандартного, рефлекторного, а потому и более быстрых формирования н реализации прогноза.

Это означает, что для более специализированных стратегий характерны большие значения  коэффициента рефлексии  R = ^ AF'AE,  В  процессе  конвергенции  по мере специализации структуры повышается порог ее чувствительности AFmm> измеряемый как минимальное значение фактора взаимной адаптации (параметра субъективного отражения среды), при котором си- j стема   «включает»   свою    активность:    Fa ntn < Рь mm <     mm 1 (рис. 6.2). Это важное онто- или филогенетическое приобретение, ] позволяющее индивиду фильтровать случайные небольшие обратимые изменения среды и не реагировать иа них.

Однако при возникновении вначнмых отклонений среды более специализированная структура благодаря более быстрой рефлексии dFldE и более крутому фронту характеристической кривой быстрее наращивает свое воздействие на среду.

Крутизна фронта характеристической кривой aS( определяется \ для конвергентных специализированных структур как среднее | значение dQtIdF в интервале Fimn—Fi 0pt» а для дивергентных, i универсальных стратегий — в интервале F, тп—F,,, где Ры —

значение фактора, при котором нарастание эффективности стратегии  практически прекращается.

Трансформации возможны как при изменении FtQpt, так и прн F, opt = const, т. е. при конвергенции.

Переход от Sa к Sb и 5С (см. рис. 6.2) происходит с характерными спадами эффективности, если каждая очередная структура доводится до оптимума, а затем требуется снижение ее эффективности до трансформационного уровни и только после этого возможен очередной эволюционный рост эффективности системы

Трансформационный период - это интервал времени, в который система терпит убыток из-за временного снижения эффективности прн переходе от одной структуры-стратегии к другой. Он включает в себя интервал времени от начала снижения эффективности (дивергенции St) до момента, когда эффективность Qi+i новой структуры Si+i будет ие ниже первоначальной эффективности Q/a4 или достигнет Qf,_H, тп < Q*aq.

Таким образом, трансформационный период Тгр складывается из времени дивергенции Т{ л1о, длительности AT трансформационного плато (или ретрансформационного плато прн обратной трансформации) и части периода конвергенции ДТ^+июп структуры Sfii- Уже в начале дивергенции структуры St в ее недрах зарождается структура 5(+ь а затем могут возникнуть и зачатки структуры Si+i. Тогда система имеет признаки, общие для структур Sb Sj+i и 5i+i. Поэтому в функционировании системы, имеющей структуру St, может проявляться ие только соответствующая ей стратегия Sit ио и элементы стратегий 5(+1 н Si+2

Если трубка разброса значений характеристической кривой стратегии 5М попадает в трубку характеристической кривой стратегии St, то возможен самопроизвольный переход от стратегии S{ к стратегии Stti.

Точка пересечения лииин минимальных аиачеинй St н максимальных значений Si+l соответствует минимальному значению фактора F, прн котором возможен захват стратегии Sl+l системой, пользующейся стратегией 5Ь при условии нзменеини значений /•' в сторону увеличения так, что достигается F >Ftovt.

Когда структура сформирована, наращивание эффективности путем соответствующего изменения F может происходить очень быстро. Если прн F = Fn используется структура Sa, а имитируется (реализуется, моделируется) стратегия Sb, то Qb (Fn) достигается за счет дополнительной активации (затрат энергии, ресурсов).

Например, человек может читать текст объемом в Fn по буквам, имея стратегию Sa, и достигать скорости, соответствующей чтению по слогам, однако прн этом он будет испытывать очень большое напряжение, существенно большее, чем если бы его собственная структура деятельности была Sb, соответствующая чтению по слогам.

Если фактор F изменится скачками от Ft opt до трансформационного значения Ft. то трансформация St в St\i невозможна, поскольку в недрах St ие произошло формирования 5(+i-Поэтому прн F — /V fn opt система может погибнуть, если Qi [Fy) о opt I — 0.

Строго говоря, никогда нельзя изображать процесс обучения, эволюции, развития с уровня Qt = 0. Система ие может ин существовать, ни трансформироваться при нулевой эффективности— она погибает, разваливается.

Прн Qi 0 эффективность системы резко снижается Вся ее активность, энергия тратится иа взаимную адаптацию внутренних компонентов. При организации процессов трансформации должна определяться н контролироваться скорость изменения фактора F во время трансформационного периода, чтобы не произошло срыва эффективности системы.

Степень соответствия структуры и стратегии (фуикцнн) системы существенно сказывается на работоспособности и производительности системы. Отлнчие формы динамической кривой от статической зависит от скорости процесса изменения F (Т). Если скорость F' (Г) очень мала, то процесс очень растянут во времени. Если скорость F' (Т) очень велика, то система ие формирует новой структуры и практически не измеииется: Q (Г) - Q — — const. Должно быть такое значение F' (Т), прн котором система  формирует  н   трансформирует  структуры максимально быстро, но срывов не происходит. Такая «собственная» скорость изменения системы должна дать идентичность кривых Q (F) и Q (Г) за исключением трансформационных периодов (плато). Тогда Q (Ft) = Q (TjFt). Необходимо подобрать F (Т) такое, чтобы Q (Т) -*■ Q (F). В некоторых случаях можно предположить, что трансформационного плато нет: перестройка структуры происходит путем закладки в ходе Qa (Т) основы структуры Qb или Qc, так что при достижении Fab или Fac основа Sa или Sc уже сформирована и далее происходит ее оптимизация.

Однако, если Q (F) — Q (Т), то никакого выигрыша при Sa -*- Sc по сравнению с Sa -*- S& -*■ Sc добиться нельзя, и время любой трансформации St -*■ SUn зависит только от Fkoh -*■ ^нач-А это абсурд. Причем выигрыш может определяться тем, что после трансформации Sa -*- Sb возможна дискретная динамика-монотонный эволюционный процесс реализуется (аппроксимируется) ограниченным числом дискретных обучающих опытов, частота  которых должна оптимизироваться.

Разброс Qt (Fj) объясняется тем, что состав функциональной системы ие постоянен: «периферийные» компоненты в одних случаях могут включаться в структуру, в других случаях — нет. Если человек сосредоточен на достижении цели, мотивирован, проявляет большую активность, то в функциональную систему входит большее число компонентов, чем при его индифферентном отношении к решению задачи. Этим объясняются наличие «трубки» разброса значений Qt (Fj), существенное изменение вида этой функции применительно к одной н той же базовой структуре-стратегии, варьирование формы характеристических кривых и их разбросов («трубок») при нормативной реакции и повышенной активности системы.

Наименее напряженная и наиболее эффективная по общему объему работа выполняется при точной взаимной адаптации структуры и функции: внутренних н внешних процессов взаимной адаптации. Причем эволюции и трансформации всех адаптационных процессов должны косить непрерывный или квазине-прерывнын (без срывов эффективности) характер.

Минимальная длительность плато St определяется иа основании  опенки  следующих показателей:

стабильности Qa, оцениваемой дисперсией од ; при од > о* (где о* — заданная инжияя граница стабильности) стабилизацию продолжают до достижения OQt о*;

длительности ретрансформацноииого плато. Повторение прямых и обратных трансформаций дает постепенное сокращение длительности трансформационных периодов. Полное научение достигается, когда длительности трансформационного и ретраис-формациоииого плато стабилизируются. При этом интервалы между повторениями должны быть достаточно малы для предупреждения  угасания  навыков применения определенной (нли каждой) стратегии, если она применяется не постоянно, т. е.

является резервной.

Решающую роль в скорости перехода от стратегии I к стратегии i ± л играют такие факторы, как четкость и устойчивость психологической модели стратегии I ± я; длительность беспрерывного применения стратегии / без переходов иа другие стратегии; интервал между стратегиями / и / ± л по ведущим факторам н критериим сложности; число л промежуточных стратегий; число стратегий (особенно из л промежуточных), которые в индивидуальном прогнозе представляются субъективно более вероятными, чем стратегия i\ наличие доминантной стратегии, имеющей особенно высокую субъективную вероятность, достаточную для ее абсолютного приоритета (для случаев доминантной стратегии i, i ± л и др.).

Если принять, что некоторая стратегия St может реализоваться с помощью четырех разных тактик Т\, Т\\ Т\и н 7'JV, характеристические кривые которых составляют единое семейство — они вложены друг в друга (самая дивергентная Т\ и

самая конвергентная T)v), то процесс конвергенции содержит некий важный парадокс: если конвергенция SЈ происходит так,

чю каждая очередная тактика т{ полиостью оптимизируется то скажем, из оптимума Т\ переход к T\v связан с меньшим падением эффективности, чем переход к Т\1 или Т\и. Таким образом, последовательность реализации тактик прн конвергенции (оптимизации) стратегии существенно сказывается на затратах времени и ресурсов. Стратегическая перестройка должна специально планироваться для минимизации всех видов затрат до достижения синхронизации новой структуры.

Процессы синхронизации структур, В синхронизированной структуре St запас возможностей взаимной адаптации компонентов исчерпан Достижение такого состояния возможно только при Г — Л opt — ^onst, причем длительность сохранения постои иного значения F для синхронизации компонентов должна быть достаточной с учетом инерционности данной системы. Идеально синхронизированная система имеет точечный интервал AF, действует с максимальной эффективностью, однако даже прн незначительном изменении F она не может днвергировать в более универсальную. Синхронизированная структура практически ие поддается дальнейшей конвергенции, поэтому она соответствует наибольшей достижимой степени взаимной адаптации внутренних компонентов данной системы.

Синхронизированной структуре соответствует такая характеристическая кривая, которая является внутренней среди всех вложенных характеристических кривых семейства специализированных структур данного уровня при постоянном составе компонентов системы. Синхронизация выражается в выработке однонаправленности функционирования сходных компонентов, уподоблении их характеристик, а главное, в определении стратегией взаимной адаптации между собой н с внешней средой.

Синхронизироваться могут и независимые объекты, системы, если в итоге оин обладают тождественными характеристиками внутреннего и внешнего процессов взаимной адаптации.

Если при незначительных отклонениях F от существующего значения F} а сторону увеличения н уменьшения эффективность системы заметно снижается, это значит, что структура практически синхронизирована и резервы повышения эффективности системы за счет синхронизации существующей ее структуры исчерпаны. Повышение эффективности системы возможно только прн  условии  трансформации  структуры системы.

Существование синхронизированных систем возможно только при стабильной среде, в том числе за счет интенсивного воздействии на нее синхронизированных систем. Иначе говоря, в случае синхронизированных систем адаптация имеет практически односторонний характер---сама система изменяться не может и приемлет только определенные параметры среды, т. е. стабильные параметры среды. Именно в целях стабилизации параметров среды люди объединяются, с тем чтобы иметь большие общие ресурсы для отпора врагу, строительства жнлищ, пошива одежды и обуви (купить кроссовки порше) и т. д Человеческое общество возникло и развивается как средство совместного достижения людьми наиболее благоприятных для ннх, стабильных условий среды. В связи с такой появившейся исключительной возможностью стабилизации среды биологическая структура человека конвергировала, синхронизировалась и прекратила в основном свое морфологическое развитие. Вопросы синхронизации людей в обществе, роль таких «центров синхронизации», как наука, литература, искусство требуют особого рассмотрения. Синхронизация большого числа индивидов в природе и обществе облегчает совместное прогнозирование динамики среды и еще в большей степени — парирование, предупреждение, подавление такой динамики объединенными усилиями.

Синхронизированную систему отмечает минимальная сложность. Это ие только очевидно из того, что эффективность ее максимальная, но н нз соображений однонаправленности всех компонентов системы, наибольшей степени их взаимной адаптнро-ваииости, что делает закономерность нх связей между собой наиболее четкой, ясной, однозначной Очевидно, что число координат, необходимых для описания положений однонаправленных орудий, подчиняющихся общей команде, существенно меньше, чем того же числа орудий, каждое из которых ориентируется самостоятельно, независимо от других. Синхронизация и, следовательно, наивысшая специализация структуры, обеспечивающая максимальную эффективность, обуславливает снижение активности живой системы при стабильной среде. Достаточно сравнить активность, скорость реакции, подвижность, ареал расселения животных,   как  эндемиков,   так   н широкораспространенных.

Эндемики, т. е. животные, имеющие очень ограниченный арс-ал расселения, например, ленивцы, коалы, памп, отличаются медлительностью, низкой скоросшю реакции. В то же время жчвот-иые, распространенные широко, отличаются активностью, большим диапазоном изменения функциональных состояний организмов, индивидуальной изменчивостью

Необходимо, однако, учесть, что факторов среды может быть Много и все оня по-разному воздействуют иа живую систему В зависимости от их относительной значимости, изменчивости н т д.

Предположи*, что оператор управляет1 объектом, а в это время среда, в которой он находится, наменяет свои параметры (освещенность, шум). Вопрос в том, каи при разных условиях, потоках сигналов, параметрах системы отображения информации ровлияет динамика внешней среды на эффективность деятельности человека?

Система, синхронизированная яа определенном (ведущем) факторе F взаимной адаптации, снижает свою чувствительность к изменению других факторов взаимной адаптации. Эксперименты

^показали, что ее ля Ft — Flovi, то наблюдается явление гинер-

'стабнльиостн Ц6].