Основы системантики Текст научной статьи по специальности «Математика»

ОСНОВЫ СИСТЕМАНТИКИ

Ю.И. Шемакин, проф., почетный член РАЕН, д. т. н., проф.-консульт. Тел.: (495) 436-02-17; E-Mail: isgs@ur.rags.ru Консультативно- методический центр Российской академии государственной службы при Президенте РФ

http://www.rags.ru

Systemantics is a new science concerned with the cognition of existence on a structural basis of the natural and artificial systems. The word is made up of merging the words 'system' and 'semantics'. The system is a set of elements united by a self-organization, unity of purpose and functional integrity. The semantics defines the connection between the form and the content.

Системантика - новая наука и научное направление в познании бытия. Слово «системантика» изобретено и введено в научный оборот автором в 2005 году. Название отражает объединение системных и семантических идей слиянием двух слов. Система - совокупность элементов, объединенных самоорганизацией, единством цели, функциональной целостностью и устойчивостью. Семантика - определяет связь формы с содержанием.

Издательством РАГС выпушена книга «Основы системантики», состоящая из двух частей. Первая часть (Ю.Шемакин) определяет системно-образующую роль знания и информации, вещества и энергии. Раскрывает семантическую онтологию системной самоорганизации бытия Вселенной. Устанавливает различие между естественными и искусственными системами. Второя часть (Е.Ломако) представляет в приложениях к вычислительной технике понятийные средства системантики моделей, опирающихся на формальные конструкции языкового типа.

Ключевые слова: системантика, информация, самоорганизация, знание

Keywords: systemantics, the information, self-organising, knowledge

Системантика - новая наука, изучающая естественные и искусственные системы в единстве формы и содержания. Название этой науки составлено путем слияния слов «система» и «семантика». Понятие «система» тесно связано с мирозданием с картиной Мира. Материи свойственна системная организация. Вне системы материя не существует. Материя и система - понятия синонимичные. Познать сущность Мира и его составляющих вне систем утопично. Понятие «семантика» отражает связь формы и содержания.

Попытки создания целостной системой картины Мира предпринимались многими исследователями, начиная с античных времен. В религии термин «система» не нашел применения. В науке впервые намек на определение понятия «система» сделал еще Аристотель формулировкой «целое несводимо к сумме частей, его образующих». В «целом» определение верно, но «частностей» оно не исключает.

Автором в течение многих лет велись исследования и практические работы, синтез которых привел к построению наиболее общей модели Вселенной с позиций единства ориентированных на знания информационных и вещественно-энергетических процессов в системах неживой, живой и социальной природы. На этих основах им впервые система определена как совокупность элементов, объединенных самоорганизацией, единством цели и функциональной целостностью. При этом понятию «самоорганизация» дается единое, обобщенное с управлением, следующее определение без их противопоставления.

Самоорганизация выражается в свойстве системы прогнозировать на основе открытости изменения своей структуры и функций при выборе цели с адаптацией к окружающей среде и выполнять управление на основе системной закрытости определенными целью реактивными действиями путем включения функциональных механизмов. Из этой формулы следует, что самоорганизация включает управление и необходимые для этого в системах структурные и функциональные элементы.

Простейшую систему, исходя из ее определения, могут составить два элемента. Один отдельно взятый элемент или два не взаимодействующих элемента не могут составить систему. Систему могут составить два взаимодействующих элемента с разными ролями. Образованный ими контур представляет элементарную бинарную структуру. Один ее элемент выполняет функции субъекта, а другой - объекта, находящегося в оппозиции при единстве цели взаимодействия. Субъект воздействует на объект по прямой связи, объект воздействует на субъект по обратной связи. Прямая и обратная связи составляют контур, обеспечивающий сознательное свойство всей природы, отражающей ее способность к самоорганизации и мутации. Окружающая среда выступает третьим участником взаимодействия, проявляющимся через системную цель. Взаимодействие этих элементов в системе определяется потребностями ее существования и развития. Из таких простейших систем по иерархическому принципу формируются системы более сложной структуры, но эта сложность преодолевается, в свою очередь, такой же бинарной субъектно-объектной соподчиненностью иерархических уровней.

Пространство и время - параметры, определяющие границы и период существования систем. Время необратимо и представляет собой кинематическую координату - «стрелу времени», определяющую идеальное положение системы в эволюционном процессе, пространство - динамическую координату реального положения системы относительно стрелы времени.

Функциональную целостность системы любой природы обеспечивают четыре атрибутивных элемента:

1. «Вещество» как обладающее массой покоя - статическая компонента - носитель знания;

2. «Энергия» как физическое поле - динамическая компонента - носитель информации;

3. «Знание» как стратегическая информация, необходимая для определения идеального состояния системы путем выбора цели и формирования кинематической траектории движения к ней;

4. «Информация» как оперативные знания, необходимые системе в динамическом процессе, переводящем ее из фактического реального состояния в желаемое идеальное.

Взаимодействие элементов внутри системы и системы со средой связано с переносом вещества, энергии, знаний и информации. Обмен между системой и средой требует необходимого контакта между ними и базируется на принципе открытости, а обмен между элементами внутри системы осуществляется на принципе закрытости.

Самоорганизация включает статические, кинематические и динамические процессы в их единстве. Статические компоненты обеспечивают накопление и хранение знаний в системной памяти. Кинематические процессы, основанные на знаниях, определяют необходимость присутствия сознания с внутрисистемным свойством, определяющим переход из одного состояния в другое, а динамические механизмы, основанные на информации, выполняют подсознательные (автоматические, регулирующиеся) действия. Сознание и подсознание, составляющие интеллект, базируются на обратных связях. Через обратные связи осуществляется просмотр посредством периодической подачи на вход хранящихся в памяти знаний и поступающей из окружающей среды информации. Для осознания события время цикла должно быть меньше характерных временных изменений в окружающей среде - необходимо успеть за событиями, обладать способностью восприятия их непрерывного развития и реакции на них.

Различные виды материи (систем) различаются только своей структурой. Структура полностью и однозначно определяет свойства систем любой природы, поэтому структуру вещества как носителя свойства можно отождествить с языком, средствами которого кодируются хранящиеся знания, а структурные параметры энергетических процессов - с языком кодирования передающейся информации. Это утверждение относится и к такому виду материи (систем), какой в организме выступает мозг с его молекулярными и нейронными структурами.

Более развитые системы наследуют полезные признаки прототипов и приобретают новые свойства, адекватные изменениям среды, что обеспечивает восходящее развитие и свидетельствует о творческом начале, присущем природе.

Весь окружающий мир отражается в сознании человека в виде взаимосвязанной системы понятий. Понятие - это форма мышления, в которой отражаются предметы и явления реального мира в их существенных необходимых признаках и отношениях. Понятие представляет собой единицу знания. Органом образования понятий является человеческий мозг. В сознании человека понятия представлены в виде слов. Вне слова понятия не могут ни возникнуть, ни существовать. Система понятий об окружающем нас мире, сформированная в сознании человека в процессе творческого мышления, трансформируется и передается в виде взаимосвязанной

системы терминов. Все понятия естественного языка, служащие для описания окружающего мира, представляют всеобщий тезаурус мира, отражающий весь универсум наших знаний. Каждый человек обладает определенным тезаурусом, отражающим его систему понятий об окружающем мире.

Различные виды материи отличаются только своей структурой. Информация может возникнуть там и только там, где есть отражение одной структуры на другую, т.е. моделирование. Но не всякое воздействие ведет к такому отражению (моделированию).

Информация появляется там, где отражение (моделирование) осуществляется не пассивно, а активно. Активный характер отражения означает использование не всего содержания, а только определенной части его. Ясно, что если есть активность, то должен существовать и ее источник. Активное отражение стало возможным с выделением в самоорганизующихся системах «субъекта» и «объекта». Субъектно-объектные отношения отражают системное взаимодействие. Роль субъекта в системе определяется тем, что именно из отражаемого надо выбирать, и какую часть знаний, хранящихся в системе, актуализировать.

Активное отражение предполагает опережение реальных воздействий среды реакциями системы, а это возможно лишь при наличии цели, т.е. такого прогнозируемого результата деятельности, который удовлетворяет потребностям системы. Цель - опережающее отражение желаемого состояния объективной реальности. Опережающее отражение происходит на основе использования следов прошлых воздействий для будущего поведения и построения его программы - модели потребного будущего. Иными словами, об информации можно вести речь только при условии, если известен объект, являющийся источником информации, и есть субъект, заинтересованный в информации об этом объекте для достижения определенных целей. В ЭВМ отсутствует собственная цель, отсутствуют процессы осмысливания.

Наконец, условием возникновения информации (наряду с отражением и активностью, идущей от «субъекта») является приобретение воздействиями сигнального характера для системы. Активность отражения проявляется, прежде всего, в дифференциации воздействий, появлении отношения к ним. Это происходит тогда, когда система становится способной реагировать не на абсолютные величины воздействий, а на относительные величины, характеризующие разницу между предыдущим и последующим состояниями системы. Именно относительные величины воздействий (например, изменения электрического сигнала) приобретают для системы сигнальный характер.

Информация обладает семантической содержательностью и определенной ценностью для субъекта, т.е. обладает свойством быть полезной для него. С семантической точки зрения, переданная информация изменяет тезаурус приемника. Если это не происходит, то фактически передаются сведения, уже известные или не понятные получателю.

Естественный язык занимает центральное место в человеко-компьютерных системах. Он является универсальной моделирующей системой, средствами которой можно описать многообразный окружающий мир. Именно поэтому, а также благодаря многовековым традициям пользования языком в человеческом обществе, его естественности по отношению к человеку, определился тот большой интерес, который проявляется к обработке естественного языка с помощью ЭВМ.

Язык является основным средством выражения мышления. Стремление установить изоморфизм между языком и мышлением возникло еще в Древней Греции. Уже тогда в концепции философской Школы стоиков возникло противопоставление «обозначающий» - «обозначаемый», «форма»-«значение». Анализ соотношения языка и мышления часто сводился к изучению соотношения слова и понятия, предложения и суждения, сложного предложения и умозаключения, причем основным объектом изучения являлось соотношение предложения в качестве языковой единицы с суждением как формой мышления. При таком подходе мышление (процесс) подменялось анализом свершившейся мысли, ибо суждение и предложение предстают перед нами как свершившиеся акты.

Язык - это система знаков, служащая для хранения, переработки и передачи информации. Язык - это условие для осуществления мышления и средство, позволяющее хранить мысли, уже сформировавшиеся в процессе мышления, и передавать их.

Такое понимание языка, с одной стороны, избавляет от отождествления языка и мышления, с другой - от их разъединения.

Информация о внешнем мире у человека отражается, хранится и преобразуется в коре го-

ловного мозга в виде моделей и структур. Физиологической основой этого отражения являются нервные сенсорные клетки - аксоны. В коре головного мозга образуются словесные структуры или семантические поля. Процесс мышления, или, говоря иначе, процесс переработки информации в человеческом мозгу, связан с языком. При функционировании (передаче сообщения одним индивидуумом и принятии этого сообщения другим) язык представляет собой речь в виде дискретной, протекающей во времени цепочки звуков.

Процесс восприятия звуковой речи - это синтактико-семантическая фильтрация и ассоциативная флотация информации из звуков речи. Орган слуха (сенсорная система) воспринимает колебания воздуха, кодирует их непрерывными импульсами, которые направляются в кору головного мозга. На первом этапе в коре головного мозга из записи звуков формируется «модель звуков», представляющая решетку фонем (звуковых единиц). В долговременной памяти человека хранятся модели слов, которым соответствуют определенные комплексы клеток. В результате их сравнения информация кодируется новым кодом - кодом слов и передается на следующий этап в коре головного мозга. Там формируется новая модель информации, записанная уже более экономным кодом слов, снова производится сравнение с моделями кода, на сей раз - кода фраз, и информация передается на следующий этап. Там произойдет то же самое: выделение и моделирование по ассоциации высшего кода - смысла. На каждом этапе информация становится все более общей, абстрактной, но занимает все меньше места в памяти.

Термин «технология» традиционно употребляют применительно к искусственным процессам производства, и понимают ее как совокупность (последовательность) приемов, направленных на создание продукта. Это определение относится и к «созданию» информации. Первой серьезной информационной технологией было книгопечатание, которое к настоящему времени привело к перегрузке общества информационными «шумами». Преодоление кризиса становится возможным с появлением «новых информационных технологий», основанных на использовании более системантичных средств - методов и ЭВМ.

Системантика - мета-наука о семантической системности эволюционных переходов естественных и искусственных систем по критерию ассоциативности взаимодействия формы и содержания. Она адекватно отражает системную семантику и ассоциативный принцип мышления, вызывающий смыслы, присутствующие в сознании (т.е. идеальные компоненты), по их носителям, элементам языка и мозга (т.е. по реальным компонентам). Невозможно «извлечь» смысл, не затрагивая его носители - языковые и нейронные. Это следует учитывать в технологии «инженерии знаний».

Нельзя отрицать и влияния искусственной среды на эволюцию естественной среды и особенно влияния развития вычислительной техники на эволюцию человеческого мозга. Рост объема памяти и быстродействия человеко-машинных систем при ассоциативной способности мышления и взаимодействия структур мозга создают кумулятивный эффект в развитии умственных способностей человека. Так, ученые Мюнхенского института рациональной психологии пришли к выводу, что человеческий мозг в ускоренном темпе меняется так сильно, что через пятьдесят лет мы будем иметь других людей, которые на основе других мозговых структур будут иначе думать, иначе ощущать и иначе действовать.

В то же время такое развитие событий приведет к коренному изменению облика искусственной среды. Убедительным сигналом для этого являются успехи развития нанонауки, нано-материалов и нанотехнологий, позволяющих формировать на субмолекулярном уровне сложные структуры любых наносистем, с различными свойствами и функциями. Прежде всего, это касается процесса познания, формирования структур мозга и моделирования наноинтеллекта, обеспечивающих безграничное поле приложений, в том числе и самой науки системантики. Перед ней открываются захватывающие перспективы изучать семантические основы самоорганизации и системного синтеза на наносистемантических принципах.

Таким видится, с систематических позиций, коэволюционное развитие человеческой цивилизации с взаимными циклическими переходами на основе критерия ассоциативности естественных и искусственных систем в земных условиях и в межпланетном пространстве. При этом сама системантика представляется конструктивным описанием сущности бытия и методологической основой науки.

* * *

Начиная с двадцатых годов ХХ века усилиями многих выдающихся ученых стало развиваться новое научное направление, известное как общая теория систем или системология. За прошедший период были развиты многочисленные методы исследования систем, основанные

на использовании дифференциальных и разностных уравнений, конечных автоматов, теории групп и математических структур.

Простые технические и кибернетические системы могут быть представлены некоторой абстрактной моделью классической математики. Например, для большинства из них достаточным является описание в виде дифференциальных или разностных уравнений, особенностью которых является возможность предсказания поведения системы, если известно ее начальное состояние. Но для сложной системы мы не можем предсказать ее поведение на основе только локальной информации.

Широкое внедрение электронных вычислительных машин, создание теории программирования дали новый импульс методам анализа и моделирования сложных систем. В результате этих исследований был предложен объектно-ориентированный метод описания сложных систем. Сложилось целое направление научных исследований, получившее название семантического или концептуального моделирования в базах данных. Неудовлетворительное состояние теории систем, опирающейся в основном на методы классической математики, привело к необходимости явного введения в системологию семантики как самого существенного фактора, который должен учитываться при изучении, понимании и описании реальных систем.

Предметом изучения системантики являются сложные естественные и искусственные системы. Сложную систему необходимо отличать от большой системы. В большой системе информационный обмен между подсистемами осуществляется сигналами, которые имеют однозначную интерпретацию, а сам сигнал лишен семантики, и общение между подсистемами происходит на чисто синтаксическом, функциональном уровне.

Напротив, в сложных биологических, общественных, социально-экономических и интеллектуальных системах передаваемая между подсистемами информация обладает определенным смыслом, который подсистемы-адресаты способны интерпретировать и выдавать на него разнообразные реакции, зависящие как от состояния самой подсистемы, так и от внешнего окружения. Таким образом, сложная система характеризуется семиотической (языковой) природой информационных связей между подсистемами, в противовес большим системам, где используется лишь чисто функциональное взаимодействие.

В сложных системах обнаруживаются не только ситуации детерминированного целевого поведения, но и ситуации, когда поведение системы не определяется четкойцелью. Для сложных систем характерна возможность поведения, основанного не на заданной структуре целей, а на системе общих ценностей, позволяющих осуществить иерархическую структуру управления. В этом случае говорят о стратегически ориентированном управлении сложной системой.

Перечисленные особенности сложных систем требуют для своего описания адекватного математического и понятийного аппарата, который должен быть положен в основы системан-тики как науки, изучающей сложные системы.

Классические математические модели системного анализа могут быть полностью представлены с помощью нескольких простых уравнений. А это означает, что они обладают низким информационным содержанием. С другой стороны, очевидно, что технические, социально-экономические и естественные сложные системы обладают высоким информационным содержанием.

Одним из средств, обеспечивающим возможность формулирования и передачи большого информационного содержания, является естественный язык. Поэтому для сложных систем должны использоваться такие математические средства описания, которые опираются на формальные конструкции языкового типа. К ним, в первую очередь, следует отнести методы современной алгебры (алгебраические системы) и теорию категорий, математической логики (языки исчисления предикатов), понятийные средства спецификации программ и моделирования семантики в базах данных.

Использование языка теории категорий и алгебраических систем, как более адекватного кругу возникающих проблем, позволяет рассматривать сложную систему как категорию в виде универсума структурированных объектов определенного вида и совокупности определенного вида преобразований (морфизмов) между такими объектами, допускаемых их макроструктурой. Такой взгляд на сложную систему обеспечивает возможность введения понятий структурного инварианта и структурной информации системы, как меры оценки сложности ее состояний. А это, в свою очередь, позволяет сравнивать мощности структурированных состояний, а затем на основе экстремального принципа вывести соотношения, определяющие оптимальное

стационарное состояние системы, в котором она будет находиться в связи с исчерпанием запасов ресурсов. Материал данной части в основном опирается на результаты по теоретической биологии.

Во второй части раздела развивается объектно-ориентированный принцип описания и анализа сложных систем, широко используемый в современном программировании. Как и в теории категорий в объектно-ориентированном моделировании (ООМ) сложных систем основным понятием является объект, который характеризуется определенным поведением. Но в отличие от теории категорий, которая не представляет средств для описания взаимодействий между объектами, в ООМ необходимые понятия вводятся явно в виде передаваемых между объектами сообщений, что делает ООМ более практичным и удобным инструментом для описания сложных систем системантики.

В ООМ так же, как и в логико-алгебраических моделях сложных систем, принципиальным является представление систем реального мира в виде неразрывной совокупности двух уровней описания - концептуального (абстрактного) и физического (материального). В итоге совокупность всех этих взаимосвязанных моделей обеспечивает полную спецификацию сложной системы - конечного автомата переходов состояний.

Литература

1. Шемакин Ю.И. Системантика. - М.:РАГС, 2006. - С.250.

2. Шемакин Ю.И., Ломако Е.И. Основы системантики. - М.: РАГС, 2009. - С.335.

ЗНАНИЯ КАК ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ: К ВОПРОСАМ ТРАКТОВКИ

Е.С. Щенникова, декан факультета Менеджмента

Тел.: (496) 484-66-80; E-mail: dekanat@ou-link.ru Международный институт менеджмента ЛИНК http://www.ou-link.ru

The generalized analysis of different conceptual approaches to consideration of knowledge as management object is given in the article. In this context knowledge management can be considered as inter-functional discipline. The main directions of its further development are defined.

В статье дан обобщающий анализ различных концептуальных подходов к трактовке знаний как объекта управления. В этой связи управление знаниями рассматривается как межфункциональная дисциплина. Выделены главные направления ее дальнейшего развития.

Ключевые слова: экономика знаний, структура управления знаниями, оценка эффективности практической реализации знаний.

Keywords: knowledge economics, knowledge management structure, appraisal of practical knowledge realization efficiency.

Как известно, современная эпоха характеризуется глубокими качественными трансформациями мировой цивилизации и, прежде всего коренными изменениями экономических основ жизнедеятельности общества. Под влиянием НТР осуществляется переход от индустриальной к постиндустриальной экономике, или новой экономике, основанной на знаниях. В этих условиях ключевую значимость приобретает вопрос о знаниях как объекте управления, концептуального осмысления его различных аспектов.

Следует, однако, подчеркнуть, что данный вопрос относится к числу наиболее сложных и, в силу этого, дискуссионных. В экономической литературе существуют разные подходы к его решению. При этом внимание акцентируется преимущественно на особенностях управления знаниями в современных организациях.