25.1. Основи розвитку систем

Після Ріо-саміту 1992 року широковживаними стали терміни «стійкий (сталий) розвиток», «екологічно збалансований розви­ток», «невиснажливий розвиток». Між тим часте застосування зазначених термінів не завжди спонукає до глибинного осмис­лення самої проблеми виживання людства і збереження екосис­тем Землі перед небезпекою екологічної катастрофи. Інакше кажучи, обговорюючи проблеми стійкого розвитку, люди не зав­жди ясно усвідомлюють, що означає розвиток взагалі. Таке ро­зуміння можливе тільки з позиції системного освоєння фунда­ментальних основ розвитку відкритих стаціонарних систем.

У світлі синергетичної теорії (див., наприклад, Мельник, 2003) дія основних механізмів розвитку зводиться до низки ключових моментів (рис. 25.1).

1. Розвиватися здатні тільки відкриті стаціонарні системи.

Відкритість системи означає, що вона здійснює метабо­лізм, тобто речовинно-енергетично-інформаційний обмін із зов­нішнім (навколишнім) середовищем. Метаболізм є джерелом над­ходження в систему вільної енергії і видалення із системи від­ходів життєдіяльності.

Стаціонарність системи означає, що вона здатна підтримувати стійку динамічну рівновагу - гомеостаз, який являє собою динамічно відносну усталеність складу і властивостей. Він потрібний для підтримання необхідної різниці фізико-хімічних потенціалів (температурних, хімічних, електромагнітних, ін.) між системою і зовнішнім середовищем, а також між окре­мими частинами системи. Остання може існувати, тільки під­тримуючи всередині самого гомеостазу зазначені параметри, що перебувають у дуже вузьких інтервалах згаданих потенціалів.

Відхилення параметрів системи, які визначають рівень гомео­стазу, в той чи інший бік від оптимальних значень загрожує пору­шенням функцій системи або повним припиненням її існування як сутності, що здатна самоорганізовуватися і саморозвиватися. Для зміни рівня гомеостазу необхідна перебудова всього організму системи, тобто докорінна зміна взаємодії окремих її частин.

Відкриті стаціонарні системи можуть існувати у формі стру­ктур з «колективною» поведінкою неживої речовини (молеку­ли, елементарні частинки); живих організмів, екосистем, гро­мадських організацій (фірми, асоціації, ринки, макроекономічні системи).

2. Для підтримання гомеостазу система використовує механізми негативного зворотного зв'язку, які спрямовані на компенсацію впливу факторів зовнішнього середовища і діють у напрямку, протилежному факторові, що впливає. Щоб реалізувати механізми негативного зворотного зв'язку, система змушена витрачати наявну вільну енергію.

3. У тому разі, коли енергетичний баланс системи порушується і загальна втрата енергії системою стає більшою чи меншою, ніж надходження до неї вільної енергії, система перебудовується, змінюючи рівень свого гомеостазу, відповідно підвищуючи чи знижуючи його (звичайно, якщо еластичності системи вистачає для подібної перебудови). Зміна рівня гомеостазу і пов'язана з цим перебудова структури системи досягається за допомогою механізмів позитивного зворотного зв'язку. Вони також потребують витрат вільної енергії.

4. Розвиток системи здійснюється завдяки взаємодії трьох груп факторів: мінливості, спадковості, добору.

Мінливість забезпечує виникнення випадкових, невизначених флуктуацій, тобто відхилень від рівноважного стану системи.

Спадковість гарантує закономірність виникаючих змін. Вона визначається причинно-наслідковими зв'язками процесів, які відбуваються. Завдяки цьому майбутнє набуває властивість «за­лежати від минулого».

Добір здійснює селекцію найбільш ефективних станів, тобто змін, через які проходить система. Критерієм добору є мінімі­зація ентропії системи. Це означає, що відбираються ті її ста­ни, у яких вона має максимальну інформативність, тобто зда­тність до інформаційного управління процесами. У кінцевому рахунку, це веде до мінімізації незворотного розсіювання (ди­сипації) енергії і підвищення ефективності існування. Таким чином, виживають (відбираються) тільки найбільш ефективні стани системи.

2. Зазначені фактори розвитку можуть реалізовуватися системою за допомогою двох класів механізмів: адаптаційних і біфуркаційних.

Адаптаційні механізми реалізують функції мінливості, спад­ковості, добору за умови збереження характерних ознак існую­чої системи, тобто в межах одного й того самого біологічного організму, екосистеми, фірми, держави.

Біфуркаційні (розгалужені) механізми реалізують зазначені функції на основі послідовної зміни якісно нових станів систем, які втрачають характерні ознаки своєї системи-попередниці, хоча і зберігають з нею спадкоємні зв'язки. Такими процесами є: зміна поколінь біологічних організмів, реструктуризація фірм, радикальна зміна державного устрою, ін.

Біфуркаційні механізми дозволяють досягти найбільш спри­ятливих для розвитку умов. Перервність і розгалуженість (варі­антність) дозволяє системі начебто «забувати» старий, менш ефективний стан і на основі різноманітного пошуку відбирати новий, більш ефективний стан (або нові стани). Ці самі механі­зми, забезпечуючи необоротність перебігу процесів, реалізують також іншу важливу властивість - закріплення змін, що відбу­лися. Біфуркаційні механізми є значно більш ефективними по­рівняно з адаптаційними, дозволяючи різко збільшити темпи розвитку.

Виникнення інтелекту з його здатністю до формування і до­бору віртуальних біфуркацій, які створюють можливості коло­сально прискорити процеси розвитку (реалізація функцій мінливості, спадковості, добору), відіграло роль імпульсу линино подібного прискорення темпів еволюції природи. Поява ком­п'ютера ще більш підсилила ці процеси.

2. Інформаційне закріплення змін, які відбулися, завершальною ланкою кожного циклу розвитку системи. Провідну роль у цьому відіграє пам'ять системи. Пам'ять - це здатність накопичувати, зберігати і відтворювати інформацію. Фактично закріплюються нові стандарти поведінки системи, за якими вона функціонуватиме до виникнення і закріплення нових змін. Функціонувати - це багаторазово тиражувати і відтворювати процеси життєдіяльності системи. Таким чином, пам'ять є за­собом фіксації найбільш ефективних станів системи і подаль­шого їх вдосконалення.

7. Усі процеси функціонування і розвитку систем здійсню­ються на основі взаємодії трьох сутнісних начал: енергетичної потенції, інформаційної реальності та синергетичного феноме­ну.

Енергетична потенція обумовлює здатність системи вико­нувати роботу (змінюватися). Інформаційна характеристика системи - це закріплений пам'яттю енергетичний потенціал системи, тобто її здатність змінюватися в просторі і часі за точ­но визначеними програмами (здатність відтворювати певні ста­ни системи). Зокрема, це означає можливість зберігати або змі­нювати різні параметри системи: форму, колір, запах, коли­вальні та інші рухи тощо.

Синергетичний феномен обумовлює взаємодію окремих час­тин системи між собою, внаслідок чого вони починають діяти як єдине ціле. Для цього необхідне дотримання, як мінімум, двох умов: по-перше, окремі частини системи повинні реагува­ти на зміну стану зовнішнього середовища (зовнішнього для кожної з частин і системи в цілому), по-друге, окремі частини повинні виявляти погоджені (когерентні) дії, тобто, начебто «домовляючись», синхронізувати свої зміни. Синергетичне явище приводить до так званого ефекту емерджентності, коли з ком­понентів формується система, тобто єдине ціле, яке перевищує суму окремих частин.

Діючи подібним чином, тріада зазначених явищ формує четвертий феномен - певну природну сутність, здатну відтво­рювати (стійко повторювати) у часі свої характерні ознаки. До складу таких сутностей, зокрема, можна віднести елементарні частинки, атоми, молекули, клітини, біологічні види й особи­ни, соціальні структури (родини, підприємства, країни).

Саме зазначені механізми формують необхідні і достатні умови для реалізації еволюційних процесів. Саме вони створю­ють багаторівневу систему, яка багаторазово відтворює одні й ті самі необхідні, спрямовані і закономірні зміни систем в умовах випадкових і невизначених станів зовнішнього середовища.