О методах системного познания

Научные методы, без квалифицированного использования которых научное творчество и познание существовать не могут, по своему функциональному назначению близки к формально-логическим нормам (правилам) как интеллектуальному инструментарию научного мышления человека. Это исторически развивающиеся, относительно стандартные и сравнительно однозначные на каждом этапе своего развития и применения систематизированные правила и приемы интеллектуальных и практических действий, которые должны использоваться исследователями в научном творчестве при постановке им соответствующих целевых задач познания и достижения практических результатов.

Методы, как и логические правила, — это алгоритмы — системы повторяющихся операций, осуществляемых по определенным, заранее сформулированным правилам.

Методы научного познания систем делятся на два основных уровня.

Первый — философски-универсальный. Он самостоятелен по отношению к частным наукам. Разработка его — задача философии, как методологии.

Второй — частно-научный. Он тесно связан с особенностями соответствующих частных наук и классификация методов этого уровня связана с классификацией частных наук (методы физики, химии, экономики, энергетики). Формируется он, с одной стороны, под воздействием «своих* наук и их запросов, с другой — под воздействием методов первого уровня.

В наиболее общем виде принято выделять следующие группы (классы) методов:

• — аналитические (классическая математика, математическое программирование, теория игр);
• — статистические (теория вероятностей, математическая статистика, теория массового обслуживания, методы статистических испытаний, методы статистического имитационного моделирования);
• — теоретико-множественные, логические и графические (теория множеств, теория графов).

Рассмотрим особенности части основных, наиболее часто используемых методов. Необходимо отмстить, что ни один из них не употребляется сам по себе, вне его взаимодействия с другими. Однако в каждом отдельном исследовании может преобладать какой-либо из методов, занимать там преимущественное положение, быть ведущим. Методологическое искусство исследователя системы заключается в его интеллектуальном умении наиболее оптимально, творчески оперировать существующим набором методов при решении конкретной задачи.

Основные методы, используемые в теории систем и системном анализе: сравнение, абстрагирование, анализ, синтез, аксиоматический метод, метод исследования причинных связей, логический и исторический методы, наблюдение, метод эксперимента. Рассмотрим их более подробно.

Сравнение (сопоставление, лат. компаратив отсюда компаративный метод) — самый универсальный, первый из всех общенаучных методов. Таковым он является не только в научном познании, но и во всяком другом: обыденном, художественном, политическом, правовом. Поэтому сравнение — исходная клетка всего познания, которая непрерывно воспроизводится как функция познания на любых этапах и в любой форме, каждый раз являясь источником получения новой информации о познаваемых и изучаемых предметах, формах, связях, процессах. Цель сравнения — определить либо сходство (тождество), либо рамичие по каким-либо свойствам и признакам. Причем, если сходство всегда однозначно, то различие дифференцируется на разные количественные величины, определяемые через изменения посредством стихийно или специально введенных эталонов измерения.

Абстрагирование (перевод с лат. удалять, отвлекать), идеализация — формирование идеальных, реально не существующих объектов, которых в действительности заведомо быть не может, но которые совершенно необходимы для построения системы научного знания.

Анализ (расчленение, разложение) — в отличие от сравнения и абстрагирования имеет вполне определенный прообраз в реальной действительности. Все предметы состоят из соответствующих частей, элементов, и любой предмет в естественных условиях может расчленяться. Наука, как таковая, стала отождествляться именно с этим методом, ибо он позволял через расчленения и разложения на составляющие элементы, как необходимые этапы развития научного знания, получать соответствующие знания о предмете исследования. (Другое дело, достаточны ли они были?) Умение оперировать методом анализа стало свидетельством владения наукой как таковой. Отсюда понятие — аналитические исследования. Разновидности анализа: прямой, возвратный, прогрессивный, регрессивный, математический и др.

Синтез (соединение, сочетание, составление) тоже имеет прямой пообраз в реальной действительности. Развитие от простого к сложному чаще всего связано с усложнением соединений, т. е. с процессом синтеза. В науке до конца XVIII в. практически не использовался. Перелом наступил с развитием аналитической химии и квантовой механики. От древнегреческого понятия синтез отпочковалось более позднее понятие система (целое, составленное из частей). Оно, в свою очередь, послужило основой возникновения особого системного методологического направления — системного подхода. В настоящее время системный подход и вместе с ним метод синтеза являются ведущими в науке.

Аксиоматический метод известен со времен Эвклида. Он играет важную роль прежде всего в математике и математической логике, составляя их методологическую основу.

Метод исследования причинных связей относительно новый. Главная цель его — выяснение вопроса: обоснованно ли считать предшествующее явление причиной последующего. Он стал весьма актуален с развитием теоретического и экспериментального естествознания. Метод является прямым отражением соответствующих объективно-реальных процессов, где причинно-следственные связи выступают важнейшими и определяющими. Одно из его конкретных применений — в исследованиях последствий нарушения надежности систем энергетики.

Логический метод основан на логике в целом. Его цель ~ определить истину, найти правильное решение, раскрыть закономерности интересующего исследователя процесса.

В основе исторического метода — обобщение последовательностей наблюдаемых данных во времени. Они могут представлять собой либо объективные события, либо взгляды и идеи, в том числе теории, которые призваны объяснить закономерности возникновения, существования, развития и прекращения объективных событий. Исторический метод существует в двух уровнях: а) история событий, имеющая прямой аналог в действительности и б) история идей и теорий об этих событиях. Первая возникает как первичная и имеет преимущественно описательный характер, вторая — имеет научно-теоретический характер, выступая как синтез логического и собственно исторического методов.

Метод наблюдения (или обсервации) конечной целью имеет ту же, что и логический, и исторический: понять суть происходящих явлений не только посредством абстрактного анализа, но и посредством всего гносеологического механизма чувственного познания, но не посредством практики. Этот метод для своей реализации требует достаточно высокого уровня предварительного, исходного знания о сущности и содержании наблюдаемых явлений, их законах, так, что чем выше этот уровень, тем результативнее будет наблюдение.

Разновидностью метода является выборочное наблюдение, когда наблюдаются не все компоненты системы, а лишь отдельные, отобранные через абстрагирование по определенным правилам и принципам. Здесь уже проявляются зачатки экспериментального метода. Другими разновидностями являются: методы периодического и непериодического, прерывного и непрерывного наблюдения.

Метод эксперимента, или опытный метод предполагает активное практическое вмешательство в изучаемые явления, с созданием при этом искусственных условий для более глубокого и специального исследования интересующих исследователя свойств. С возникновением этого метода практика (действие) стала осознанно вводиться в методологию как ее важнейшая составная часть, наряду с чувственным познанием и наблюдением. Непосредственным предшественником метода эксперимента стал давно уже известный науке метод проб и ошибок. Цель его — обеспечить поиск решения какой-либо задачи в пространстве возможных и вероятных решений. Выбор правильного решения осуществлялся наугад, начиная со слепых проб, пока, наконец, одна из них нс приведет, по существу, случайно к положительному или хотя бы удовлетворительному результату. Но без объяснения и понимания его закономерности.

Особой и ведущей разновидностью метода эксперимента является моделирование — исследование каких-либо объектов на их искусственных моделях- аналогах. Здесь логическая операция аналогии, наряду с теорией подобия, в соответствии с которой модели конструируются, занимает центральное место. Метод моделирования сам дифференцируется на ряд видов: физическое, математическое, компьютерное, мысленное (эвристическое) моделирование.

Если метод наблюдения создает основу для прогнозирования, то метод эксперимента — основу проектирования, т. е. конструирования новых образцов, моделей, систем, условий для получения новой информации.

Новое научное направление синергетика, изучающее самоорганизацию системы, самосогласование коллективных движений, играющих важную роль в самоорганизующихся системах, было провозглашено немецким физиком-теоретиком, Г. Хакеном¹ и И. Пригожиным.

Синергетика — междисциплинарное научное направление, изучающее универсальные закономерности процессов самоорганизации, эволюции и кооперации. Синергетика основывается на том, что при объединении каких-либо элементов с помощью мсжэлсмснтных связей в целостную систему появляется принципиально новое (системное) свойство, которое отсутствует у каждого отдельно взятого элемента. В синергетике упор делается на изучение нелинейного поведения систем и их самоорганизации. Ее цель состоит в построении общей теории сложных систем, обладающих особыми свойствами.

Наша цивилизация в целом, биосфера, этносы и т. п. относятся к сложным развивающимся системам, будущее которых, как правило, заранее неопределенно и не единственно. Будущее таких систем может зависеть от малых воздействий и определенных состояний системы и, в частности, в точках бифуркации. В этой связи можно отметить, что синергетика представляет собой теорию самоорганизации сложных нелинейных систем с бифуркационным поведением. Это интегральная наука, изучающая коллективные явления самоорганизации, охватывающие практически все отрасли знаний о живой и неживой природе, технические и экономические науки. Синергетические и энтропийные закономерности позволяют научно проанализировать основные тенденции самоорганизации и дезорганизации в природе и обществе и определить наиболее эффективные способы управления этими тенденциями.

¹ Герман Хакен — немецкий физик-теоретик, основатель синергетики, возглавляет Центр синергетики в университете г. Штутгарта, ведет исследования в Центре по изучению сложных систем в университете Флориды (Бока Рэтон, США).

Особое место в синергетике занимают вопросы спонтанного образования упорядоченных структур различной природы в процессах взаимодействия, когда исходные системы находятся в неустойчивых состояниях. Следуя И. Пригожину, ее можно кратко охарактеризовать как «комплекс наук о возникающих системах». Согласно синергетическим моделям, эволюция системы сводится к последовательности неравновесных фазовых переходов. Принцип развития формулируется как последовательное прохождение критических областей (точек бифуркаций (раздвоения, разветвления)). Вблизи точек бифуркации наблюдается резкое усиление флуктуации (колебаний, отклонений). Выбор, по которому пойдет развитие после бифуркации, определяется в момент неустойчивости. Поэтому зона бифуркации характеризуется принципиальной непредсказуемостью — неизвестно, станет ли дальнейшее развитие системы хаотическим или родится новая, более упорядоченная структура. Здесь резко возрастает роль неопределенности: случайность на входе в неравновесной ситуации может дать на выходе катастрофические последствия. В то же время, сама возможность спонтанного возникновения порядка из хаоса — важнейший момент процесса самоорганизации в сложной системе.

Главными принципами синергетического подхода в современной науке являются следующие.

• 1) Принцип дополнительности. В сложных системах возникает необходимость сочетания различных, ранее казавшихся несовместимыми, а ныне взаимодополняющих друг друга моделей и методов описания.
• 2) Принцип спонтанного возникновения. В сложных системах возможны особые критические состояния, когда малейшие флуктуации могут внезапно привести к появлению новых структур, полностью отличающихся от обычных, что может вести к катастрофическим последствиям.
• 3) Принцип несовместимости. При росте сложности системы уменьшается возможность ее точного описания вплоть до некоторого порога, за которым точность и релевантность (смысловая связанность) информации становятся несовместимыми, взаимно исключающими характеристиками.
• 4) Принцип управления неопределенностями. В сложных системах требуется переход от борьбы с неопределенностями к управлению неопределенностями. Различные виды неопределенности должны преднамеренно вводиться в модель исследуемой системы, поскольку они служат фактором, благоприятствующим инновациям (системным мутациям).
• 5) Принцип незнания. Знания о сложных системах принципиально являются неполными, неточными и противоречивыми. Обычно они формируются не на основе логически строгих понятий и суждений, а исходя из индивидуальных мнений и коллективных идей.
• 6) Принцип соответствия. Язык описания сложной системы должен соответствовать характеру располагаемой о ней информации (уровню знаний или неопределенности). Важны нестрогие, приближенные, семиотические модели и неформальные методы. Один и тот же объект может описываться семейством языков различной жесткости.
• 7) Принцип разнообразия путей развития. Развитие сложной системы многовариантно и альтернативно, существует «спектр» путей ее эволюции. Переломный критический момент неопределенности будущего развития сложной системы связан с наличием зон бифуркации — «разветвления» возможных путей эволюции системы.
• 8) Принцип единства и взаимопереходов порядка и хаоса. Эволюция сложной системы проходит через неустойчивость; хаос не только разрушителен, но и конструктивен. Организационное развитие сложных систем предполагает своего рода конъюнкцию порядка и хаоса.
• 9) Принцип колебательной (пульсирующей) эволюции. Процесс эволюции сложной системы имеет не поступательный, а циклический или волновой характер: он сочетает в себе дивергентные (рост разнообразия) и конвергентные (свертывание разнообразия) тенденции, фазы зарождения порядка и поддержания его. Открытые сложные системы пульсируют: дифференциация сменяется интеграцией, разбсгание — сближением, ослабление связей — их усилением.

Перечисленные принципы синергетической методологии можно разбить на три группы: принципы сложности (1—3), принципы неопределенности (3—6) и принципы эволюции (7−9).

Учитывая неоднозначное использование термина «синергетика», предпочтение часто отдается обобщающему термину «самоорганизация» [5, 6]. В то же время рекомендуется использовать все достижения, полученные при развитии синергетического подхода.