Книга: ЧЕЛОВЕК И НООСФЕРА

Направляемое развитие и скользящий план

Направляемое развитие

и скользящий план

Вот один из вопросов, которые естественным образом возникают, когда мы начинаем задумываться над проблемой, сформулированной в предыдущем параграфе: нельзя ли в ее решении опереться на методы теории управления — теории, которая в настоящее время превратилась в одну из самых развитых технических наук и оснащенных совершенными методами математического анализа? Попробуем в этом разобраться.

Несмотря на то, что управлением люди стали заниматься с того времени, как они стали людьми, наука об управлении насчитывает всего лишь около полутора веков. Принято считать, что ее основателями были русский инженер И. В. Вышнеградский (ставший позднее министром финансов императора Александра II) и знаменитый английский физик Дж. Максвелл. В сороковых годах прошлого века независимо друг от друга они разработали теорию регулятора Уатта — автоматического устройства, регулирующего обороты паровой машины. Основное их достижение состояло в том, что они сформулировали принципы расчета параметров регулятора в системе паровая машина — регулятор, которые обеспечивали устойчивое функционирование всей системы.

Эти работы послужили импульсом для целого потока исследований, которые еще в конце XIX века позволили создать научный фундамент проектирования механизмов управления сложными техническими системами. С общеметодологической точки зрения основной успех новой дисциплины связан с открытием принципа обратной связи — принципа, который, как мы видели, был усвоен живой природой на самой заре ее появления. Но для систем, которые управляются человеком, овладение этим принципом имело огромное значение: любая система всегда подвержена случайным и неконтролируемым воздействиям, и, следовательно, управляющее воздействие не может быть полностью определено заранее, и любая программа действий должна корректироваться в зависимости от характера и величины непредсказуемых внешних воздействий. Без обратной связи никакая управляемая система не сможет достигнуть предписанных ей целей.

В XX веке и особенно в послевоенные годы спектр вопросов, изучаемых теорией управления, сильно расширился. Изменилось и усложнилось понимание смысла задач, которые призвана решать та теория. Так, например, еще в предвоенные годы обратная связь понималась главным образом как формирование управляющего воздействия в виде линейной функции отклонений от предписанного режима, который к тому же считался стационарным. Примером такой системы управления является автопилот, который реализует управление рулями самолета в зависимости от величины отклонения курса, высоты полета и других его параметров от наперед заданных значений.

Сейчас представление о процессе управления и структуре обратной связи существенно усложнилось. Ныне это лишь составная часть управляющей системы. И под обратной связью мы понимаем теперь такую «подсистему системы управления», которая способна вносить изменения в программу достижения цели управления в зависимости от изменений в непредсказуемой внешней обстановке. Те принципы классической инженерной науки, которые были выработаны в ней, всего лишь специальный частный случай концепций современной теории управления.

Однако, и мне хочется это подчеркнуть, именно в рамках теории управления техническими системами родилась та система взглядов, которой мы сегодня обязаны современной концепцией управления сложными стохастическими системами, в том числе и управления процессами социальной природы.

Согласно современным воззрениям процесс управления должен содержать следующие три важнейших этапа:

а) формирование цели управления;

в) формирование программы достижения цели управления;

с) создание механизмов обратной связи, препятствующих действию случайных и непредсказуемых заранее внешних воздействий.

Опишем все три составляющие.

Прежде всего цель. Нельзя даже говорить об управлении, если нет четко поставленной цели. Бесцельного управления не бывает. В случае регулятора Уатта целью управления было поддержание постоянства числа оборотов, которое должна давать паровая машина. Целью управляющей системы, именуемой автопилотом, является поддержание заданного режима полета самолета и т. д. В технических системах нет проблемы цели — там она всегда носит экзогенный характер, она задается извне, на основе соображений и информации, которая не содержится в системе (в крайнем случае это предмет предпроектного анализа, если речь идет о сложных технических системах многоцелевого назначения).

Совершенно иное дело в системах социальных, системах, функционирование которых определяет в той или иной степени судьбы людей. Пример такой системы мы рассматривали в одном из параграфов предыдущей главы. Там рассказывалось о проблеме распределения водных ресурсов реки Зеравшан. Эта сложная техническая система состоит из разнообразных водозаборов и водосбросов, небольших водохранилищ, ирригационных систем и т. д. Управляющие воздействия — распределение воды. Можно ли для этой системы задать цель управления извне, подобно тому, как мы задаем цель космической ракете, когда используем возможности управления, чтобы вывести космическую станцию на заданную орбиту?

Очевидно, что нет! Цели подобных систем формируются внутри самой системы, где, помимо всех водосборов, водохранилищ и т. п., еще существуют люди, большие коллективы, которые нуждаются в этой самой воде. Они самостоятельны, у них свои интересы, свои цели, которым они имеют возможность следовать, и самое главное — эти цели различны! А для выработки общего коллективного решения об использовании воды требуется специальная и сложная система процедур — требуется специальный «институт согласия».

Таким образом, в системах, среди «элементов» которых есть люди, коллективы, организации, определение целей управления превращается в самостоятельную и сложнейшую процедуру.

Представим себе, что «институту согласия» удалось преодолеть все трудности, связанные с выработкой этой цели, и цель управления (именно пока только цель, а не цели) сформулирована. (Так же, как в случае с рекой Зеравшан, где в результате кооперативного согласия общей целью стала максимизация суммарного урожая хлопка.) Как поступать дальше?

Следующий этап — это составление программы распределения ресурса, обеспечивающей достижение цели управления. В нашем примере такая программа должна представлять собой правила распределения воды во времени по районам, которые пересекает река. Причем это распределение должно обладать таким свойством, чтобы обеспечить максимальный суммарный урожай хлопка во всей зоне орошения.

Чтобы решить эту задачу, необходимы модели роста растений в зависимости от того количества воды, которое будет подаваться на поля, и, конечно, от внешних условий, прежде всего погодных, влажности почвы и т. д. Но все эти внешние факторы так или иначе не являются точно прогнозируемыми. Поэтому, чтобы составить программу действий для достижения цели, мы должны задаваться некоторым сценарием этой внешней обстановки (прежде всего погоды). Заметим, что это еще одна, может быть и промежуточная, но достаточно трудная проблема.

Значит, программа распределения ресурса и того последовательного изменения ситуации — в данном случае состояния хлопковых полей — является весьма условной. Она рассчитывается лишь для некоторых гипотетических условий внешней среды. Реальные условия будут неизбежно иными, а значит, и все состояние системы, и прежде всего характер роста растений, будет отличаться от расчетного. Значит, подавать на поля заранее рассчитанное количество воды заведомо будет нецелесообразно. Одним словом, нужна обратная связь.

Когда инженеры открыли принцип обратной связи, то первые механизмы, ее реализующие, действовали весьма примитивно. Поясним это на примере работы автопилота. Представим себе, что самолет должен летать по прямой на заданной высоте, что ветер дует с постоянной скоростью параллельно земной поверхности. Но предположим, что произошел неожиданный порыв ветра, направленный вертикально, и самолет начал подниматься. Чувствительные измерительные элементы сразу зафиксируют этот факт, а силовые устройства самолета немедленно среагируют — они отклонят вниз рули высоты, заставив самолет вернуться на старую траекторию полета.

Рассмотрим теперь несколько иную ситуацию. Предположим, что навигационные приборы самолета на некоторое время вышли из строя и самолет значительно отклонился от расчетной траектории перелета из точки А в точку В. Надо ли ему возвращаться на старый курс, чтобы все-таки достигнуть порт назначения?

Вряд ли в этом есть необходимость. Штурман, наверное, рассчитает новый курс, взяв за отправную некоторую точку С, в которой вследствие непредвиденных обстоятельств оказался самолет, и использует новый сценарий метеорологической обстановки. Другими словами, он проложит новый курс, но теперь уже из точки С в точку В.

Изложенный способ управления полетом — коррекция программы полета по новой информации о его пространственном положении — также реализует обратную связь, поскольку новые управляющие воздействия пилота на самолет определяются в зависимости от изменения внешней обстановки. Но это уже совершенно иной способ реализации принципа обратной связи — его действие сразу нацелено на достижение конечной цели, а не на ликвидацию отклонения от расчетного режима, как это было в случае регулятора Уатта или автопилота.

Это более сложный и совершенный тип механизма обратной связи. Если простейшие ее формы реализации, начало изучения которых было положено еще Максвеллом и Вышнеградским, допускали полную автоматизацию, как в регуляторе Уатта или автопилоте, то обратная связь, ориентированная сразу на достижение конечной цели, уже не является рефлекторной — вспомним терминологию первой части, — она связывает реакцию системы, в данном случае самолета, с внешним воздействием сложным алгоритмом, требует интеллектуальных усилий, использования вычислительной техники и т. д.

Вернемся, однако, к нашему примеру с рекой Зеравшан. Итак, в результате кооперативного соглашения была точно определена цель: обеспечение максимума урожая хлопка (более точно: стоимости урожая хлопка, ибо хлопок в зависимости от почвы и климатических зон может быть разным). Далее, составляется сценарий внешней обстановки — предполагаемых погодных условий и всех ее следствий. Используя этот сценарий, специалисты в области информатики с помощью систем моделей, имитирующих процесс роста хлопка, рассчитывают программу: как надо распределить воду между хозяйствами, чтобы максимизировать суммарную стоимость урожая. Это трудная задача. Она требует квалификации, и достаточно высокой, лишь на первом этапе при создании системы моделей, когда математическое обеспечение, необходимое для решения задачи о выборе оптимальной программы, очень нужно. А когда система будет создана, то той группе людей, которых условно назовем управляющим органом, останется простая задача сбора информации и работы с пакетом оптимизационных программ.

По прошествии некоторого времени — декады, нескольких дней — обнаруживается, что не все идет так, как планировалось. Не совсем те погоды, другая влажность почвы, иной уровень солнечной радиации, по-другому растут растения. Значит, нужна обратная связь — нужно менять программу распределения воды с учетом изменившихся условий. Очевидно, что в этом случае никакого автоматического устройства типа регулятора Уатта не придумаешь, — нужна нерефлекторная обратная связь того второго типа, о котором я только что рассказывал. И тогда по новой информации о состоянии посевов и с учетом тех погодных условий, которые наблюдаются, следует составить новый сценарий, а по нему рассчитать новую программу и т. д.

Такая схема управления достаточно проста, во всяком случае, в концептуальном плане. В теории управления она носит название «метода скользящего плана». По мере развития вычислительной техники и методов информатики концепция скользящего плана находит все большее применение.

До сих пор речь шла о проблемах управления, и я изложил общую схему управляемого процесса в социально-технической сфере. Несмотря на то, что все изложение я построил на рассказе об одном относительно простом примере, предлагаемая схема достаточно универсальна.

Но чем отличается смысл выражения «направляемое развитие» от понятия «управляемый процесс»?

Как мы увидим, прежде всего в сложности.

В управляемом процессе всегда присутствует, как мы видели, четко формулируемая цель. А в жизни общества, в жизни любой ее ячейки всегда существует целое множество целей, и ни одна из них не может быть достаточно четко определена, чтобы прямо использовать отработанные методы теории управления. Любые «институты согласия», любые кооперативные соглашения способны установить лишь некоторые конкретные цели локального характера.

Для пояснения вернемся снова к тому примеру, который был нами только что рассмотрен, только попробуем проанализировать его с несколько более общих позиций. Итак, речь будет идти о зоне орошения той же реки Зеравшан. В ней больше сотни сельскохозяйственных предприятий, и она населена многими десятками тысяч людей. Это целый мир со своими интересами и судьбами. У него есть, конечно, и некоторые общие цели — подъем благосостояния людей, улучшение их здоровья, экологическая стабильность и многое другое. Но можно ли их использовать для организации регионального управления по схеме, которая была только что изложена?

Очевидно, что нет. Зона орошения, как некоторый социально-экономический комплекс, не может считаться управляемой системой. В то же время, используя существующие ресурсы, можно изменять ситуацию в желательную сторону. Например, можно разработать проект рационального использования воды для орошения, и он будет решать некоторую частную проблему, скажем, увеличения доходов. А ее решение, в свою очередь, может помочь решить и социальные проблемы региона. Следовательно, процесс рационального использования воды уже является процессом управляемым.

Таким образом, система, которая не является управляемой в строгом смысле этого слова, является направляемой. А для обеспечения желательного направления в развитии этой системы могут быть выделены некоторые региональные программы, реализация которых уже представляет собой управляемые процессы. Вот для решения этих частных задач в полной мере могут быть использованы отработанные методы теории управления.

Собственно, нечто подобное должно происходить и в обществе — я имею в виду общепланетарную экологическую ситуацию.

У любого организма, будь то живое существо, государство или даже общепланетарная общность, всегда есть «главная цель» — сохранение гомеостазиса. И мы в принципе можем назвать те причины, которые способны его нарушить, а следовательно, и определить некоторую систему запретов. Ее-то мы и условились называть «экологическим императивом». И значит, цель сохранения гомеостазиса рода человеческого превращается в проблему такого использования ресурсов, находящихся в распоряжении Человека, которое обеспечивает выполнение условий «экологического императива».

Но так сформулированная цель недостаточно определенна для того, чтобы реализовать процесс управления по той общей схеме, которая нами изложена. В то же время нельзя допустить спонтанного, стихийного развития общественных процессов, поскольку чрезвычайно велик риск того, что такое развитие выведет общество за границу области гомеостазиса, за «роковую черту». В этом случае мы так же, как и в примере с зоной орошения, можем говорить только о частных программах.

Итак, такое развитие общества, когда его ничем не ограниченная стихия недопустима, а управляемое развитие невозможно в силу множественности локальных целей и принципиальной невозможности централизованного использования ресурсов, и тем не менее оно должно происходить в рамках определенных запретов, я и буду называть направляемым развитием общества. Здесь конкретная цель заменяется системой ограничений. В этом случае, используя механизмы «институтов согласия», вырабатывается некоторая совокупность международных проектов, управление которыми осуществляется по изложенным схемам.

Таким образом, если в управляемых системах объектом управления является вся система, то в направляемых в качестве объектов управления выступают лишь отдельные ее характеристики.

Я привел один пример направляемой Системы — системы с направляемым развитием (речь шла о зоне орошения). Это относительно простой случай, когда удалось выделить одну из характеристик системы — доход от сельскохозяйственного производства, увеличение которого положительно отзовется на всем регионе. Но изложенный подход имеет более широкое значение. И мне важно обсудить излагаемые подходы и саму проблему управляемости на более сложном материале и имеющем более непосредственное отношение к рассматриваемым в этой книге проблемам.