Cтраница 2
Задумываясь над том, как усилите 1) ь мощности преодолевает кажущийся барьер закона сохранения энергии, можно получить представление о том, каким образом могут быть преодолены кажущиеся барьеры десятой теоремы Шеннона и закона необходимого разнообразия. [16]
Совершенно очевидно, что никакая система не может сформироваться из абсолютно идентичных элементов. Отсюда вытекает закон необходимого разнообразия. Даже в кристаллической решетке положение атомов в ней делает их функционально различными. Сельскохозяйственная монокультура вообще лишь метафорическое понятие, если это не стерильная гидро-или аэропоника одного клона растений. Для каждого типа систем необходимое разнообразие количественно различно и часто строго фиксировано. [17]
Отсюда следует, что для сложной системы невозможно создать систему управления, к-рая была бы и эффективной, и простой. В др. формулировке закон необходимого разнообразия утверждает, что мощность регулятора ( системы управления) не может превосходить его пропускную способность как канала связи. Возмущающие воздействия при этом можно рассматривать как шум ( помехи) в канале связи, регулятор - как канал коррекции, призванный устранять шум - количество шума, к-рое может быть устранено, не может превысить пропускной способности канала коррекции. [18]
Действительно, если создается искусственная система, то, чтобы управлять ею, нужно в каждый момент выбирать одно определенное состояние из всех возможных. Для этого, как следует из закона необходимого разнообразия, необходимо, чтобы разнообразие управляющих сигналов было того же порядка или не меньше разнообразия возможных состояний системы. Иными словами, любое управляющее устройство может справиться с разнообразием окружающей среды лишь на основе генерирования внутреннего разнообразия того же порядка. [19]
Во всех случаях ( когда это возможно и целесообразно) передача информации в соответствующие вычислительные центры и точки ее непосредственного использования в целях управления производством должна быть автоматизирована или хотя бы механизирована. Объем накопления экономической информации должен определяться законом необходимого разнообразия, но не превышать достаточности. Накапливаемая информация сверх границы достаточности может считаться излишней, затрудняющей работу. [20]
Наложив на систему одно простое ограничение - правило движения, заключающееся в требовании двигаться по левой стороне ( не двигаться по правой), мы вводим огромный объем управления. При отсутствии этого правила в системе, очевидно, воцарился бы хаос и выход перешел бы в состояние, соответствующее гибели системы. Здесь мы наблюдаем эффективность дихотомического метода выбора. Закон необходимого разнообразия соблюдается, ибо информация распространяется на каждую машину. Однако преобразование, которое переводит все машины, движущиеся произвольно между правым и левым потоками, во все машины, движущиеся в левом потоке, является однозначным лишь в одну сторону. Именно это уничтожает разнообразие и устраняет связанные с ним опасности. [21]
Все это может навести на мысль о том, что чем сложнее структура объекта, тем разнообразнее должны быть процессы управления. Процессам усреднения в объекте, например, должны соответствовать реализующие статистическое усреднение стохастические системы управления. Наблюдая все новые и новые процессы регуляции при количественно увеличивающейся сложности объектов управления, легко прийти к одному важному обобщению: организованность системы тем выше, чем большее число процессов регуляции в ней. Таким образом, закон необходимого разнообразия проявляется и в новом аспекте - в смысле разнообразия процессов регуляции. Аналогично, на основе сказанного, закон адекватности можно сформулировать и так: в кибернетических моделях и системах определенным структурам и динамическим процессам в объекте управления должны адекватно соответствовать определенные процессы регуляции, осуществляемые управляющим устройством. [22]
Например, молекула вещества в любых условиях, оставаясь сама собой, сложена определенным числом атомов. Строго говоря, четкие лимиты характерны для всех систем, но экологические их модификации часто не теряют функциональных черт и при довольно большом разбросе числа составляющих. Для них характерны естественные колебания даже количества входящих видов. Размах колебаний ограничен законом необходимого разнообразия. [23]
На первом этапе, который может быть описан языком № 1, для достижения устойчивости применяется замкнутая система регулирования с обратной связью. Но гораздо более важные возмущения, для компенсации которых и создаются гомеостаты, вовсе не принадлежат самой системе. Стало быть, сами они должны быть выражены метаязыком. Итак, когда мы говорим: существуют возмущения, возникающие в окружающей среде, или вся система в целом стремится к ультраустойчивости, или, наконец, вся система в целом является эквифиналь-ной, то мы выражаемся на метаязыке. Когда мы прибегаем к закону необходимого разнообразия, говоря, что для уничтожения разнообразия, проникшего в один черный ящик, требуется увеличить разнообразие, содержащееся в другом черном ящике, мы также выражаемся метаязыком. Теория автоматического регулирования требует применения замкнутого контура передачи воздействий. [24]
Однако для кибернетика такой подход лишен смысла, так как закон необходимого разнообразия показывает, что разнообразие в такой обратной связи ( которая получена из гомоморфизма) недостаточно для уничтожения разнообразия подсистемы, вызывающей отклонение от оптимального состояния. Однако по определению это невозможно. Эта трудность может быть преодолена только путем реализации обратной связи через вторую подсистему. Как же такой подход удовлетворяет закону необходимого разнообразия. Ответ на этот вопрос можно дать очень кратко: за счет усиления. [25]
Я вполне могу представить себе руководителей, заяв ляющих, что все сказанное мной звучит наивно, что все это им уже давно известно. Но меня подобные упреки не смущают, и я готов на них ответить. Однако система, предназначенная для управления всеми этими объектами, всегда может оказаться более совершенной. Общество в целом неизменно содержит гораздо больше разнообразия, чем то, с которым может справиться официальный ( эпикурейский) порядок. Такое положение находится в явном противоречии с законом необходимого разнообразия, открытым Эшби, и совершенно очевидно является абсолютно нереальным. [26]
Такой подход позволяет нам развить понимание проблемы управления. Но посмотрите, нельзя ли извлечь из идеи черного ящика нечто большее. На этот вопрос можно ответить утвердительно. Черный ящик дает нам ключ к овладению практическим методом, который следует использовать для управления огромным разнообразием очень сложных систем. Выбор какого-либо элемента из такого большого числа представляет собой логическую операцию. Способность производить правильный выбор является, по существу, основным атрибутом интеллекта. Разнообразие, содержащееся в черном ящике, в соответствии с законом необходимого разнообразия должно быть равно разнообразию управляемой системы, ибо только в этом случае он будет обладать умственными способностями производить правильный выбор. При этом наиболее эффективным методом поиска нужного элемента является такой метод, который дает наибольшую энтропию при каждом выборе. Предположим, например, что имеется всего десять элементов, из которых должен быть выбран один нужный элемент. [27]
Перед нами стоит задача управления очень сложной системой, обладающей большим разнообразием, которое невозможно не учитывать. Это разнообразие необходимо каким-либо образом воспроизвести и гомеостатически исследовать. Часто можно услышать оптимистический призыв: Создайте простую систему управления, которая не может ошибаться. Беда заключается в том, что такие простые системы не обладают достаточным разнообразием, чтобы справиться с разнообразием окружающей среды. Таким образом, они не только не способны не делать ошибок, но и вообще не могут правильно работать. Успешно справиться с разнообразием в управляемой системе может только такое управляющее устройство, которое само обладает достаточным разнообразием. Этот принцип назван Эшби [6] законом необходимого разнообразия. [28]