8. Диалектика развития систем
Попробуйте ответить на вопрос: куча – это много или мало? Одна песчинка – это куча? – Нет, не куча! – А две? Три…десять песчинок – это куча?
Развитие окружающего мира идет по пути накопления знаний, а затем их отрицания (рис. Рис. 6), когда они начинают тормозить познание.
С увеличением количества однородных элементов (веществ или систем по линии моно-би-поли-сложные системы) в развиваемой системе начинает проявляться системный эффект. Он заключается в том, что появляется новое свойство, ранее отсутствующее у каждого из элементов в отдельности. Например, для интенсификации процесса перемешивания одновременно вращают две мешалки, но в разные стороны, а для увеличения скорости бурения вместе соединяются два бура и т.д. Мушкетёры – Атос, Партос, Арамис и Д’Артаньян – это уже система, обладающая системным эффектом, выраженным в их девизе: «Один за всех, а все за одного».
• Например, решение задачи об измерении температуры долгоносика очевидно. Аналогично решается задача об измерении температуры капли дождя. Обратите внимание, здесь системный эффект проявляется и в том, что образуется межобъектная среда, которая несёт информацию о каждом объекте. Системный эффект может быть получен и при объединении системы с антисистемой.
• Вот ещё и такой пример, когда все элементы системы разнородные или имеют противоположные свойства. Например, коробка цветных карандашей - дает возможность использовать всю палитру цветов. Или: карандаш с резинкой (Система + антисистема) – возможность рисовать и стирать карандашную линию.
• Объединение однородных систем или элементов с одинаковыми или разными функциями .
• Предлагается принципиально новый способ живописи (авт. свид. № 971685): краску наносят послойно, размещая между слоями прозрачную пленку. В результате достигается объёмный эффект.
• 
Теперь ясно, когда образуется куча - именно тогда, когда образуется новое качество. Например, если насыпать кучу песка так, чтобы образовался конус с углом естественного откоса. Если на этот конус опереть фундамент с выемкой для конуса, он будет самым прочным на Земле, т.к. песок не сжимается, а куча в этом случае приобретает самую рациональную форму. очевидно любое объединение разнородных или однородных систем должно привести к появлению нового качества. Исследование огромного патентного и научно-технического фонда (порядка 15000 технических решений) показал, что развитие систем идет по пути разворачивания и сворачивания (есть такая операция в математике) систем с поглощением систем высокого ранга системами низшего ранга, а в идеале в идеальное вещество. Это процесс можно представить в виде бегущей волны эволюции систем, представленной на рис.11.
• Здесь наглядно демонстрируется проявление одного из законов философии - переход количественных изменений в качественные , а синтез нового моно-вещества за цикл развития системы отражает другой закон диалектики - закон отрицание отрицания . Возможные изменения систем, проходящих цикл развития, отражают проявление закона единства .
Есть старый анекдот на эту тему. Три мужчины – прораб Иванов, грузин Сванидзе и инженер Петров ждут в приемной роддома сообщения о том, кто у них родился. Каждый читает книгу. Выходит, медсестра и спрашивает: кто здесь Иванов? – Я. – отвечает Иванов. – Что опять девочка? – Нет! У вас двойня: мальчик и девочка. А я как раз читал книгу «Два капитана». Вот здорово! А у меня что? – вмешивается в разговор грузин, - опять дэвочка -да? Зарежу всех! Сколко можно? – одни дэвочки. В это время выходит другая медсестра и сообщает: у Сванидзе тройня: три мальчика! - Вай! Айда, маладэц, дэвочка! А я толко что читал книгу «Три мушкетёра» … Выходит третья медсестра и спрашивает Петрова… Инженер Петров роняет книгу и падает в обморок. Грузин поднимает книгу и читает: «Али-Баба и сорок разбойников».
…Может быть эти закономерности касаются только искусственных систем? Однако рассмотрим природные системы, например, процессы формирования пространств-вселенных из первичных материй. Итак, «слившиеся воедино две формы материй, в первой зоне от центра, образуют метавселенную из одного пространства-вселенной. Три слившиеся формы материй формируют в следующей зоне метавселенную из трёх пространств-вселенных. При слиянии четырёх форм материй, образуется метавселенная из семи пространств-вселенных. Слияние пяти, соответственно, даёт двадцать пять. Слияние шести — шестьдесят шесть. При слиянии семи — сто девятнадцать, восьми — двести сорок шесть, девяти — четыреста пятьдесят девять пространств-вселенных, формирующих
• 
метавселенную, в соответствующей зоне внутреннего колебания мерности данного матричного пространства». Каждый раз количество переходит в новое качество. Н. Левашов, «Неоднородная Вселенная», с.78-103.
Переход от однородных элементов к неоднородным – одна из тенденций вычерпывания ресурсов развития технических систем, отражающая повышение степени универсальности системы. В итоге эта тенденция сменяется противоположной – увеличение специализации систем. Но при объединении систем происходит процесс совмещения их функций в одной системе на более высоком уровне. В частности, этот процесс также увеличивает степень неоднородности сложной системы.
8.1. Усложняя – упрощай, упрощая – усложняй!
В технике, с целью повышения Главной Полезной Функции искусственных систем (ИС), их развитие ведется (человеком) по пути (спорадического) последовательного использования свойств всех уровней иерархии системы, усложнения внутренней организации системы и т.д. Иначе говоря, по пути исчерпывания всех ресурсов развития ИС и идеализации ее структуры, когда части системы с более высокой организацией берут на себя функции частей с более низкой организацией. Развитие систем происходит волнообразно от моно-системы к моно-системе’ через ряд закономерностей.
• Пример (см. урок 4, рис. 12): развитие обрабатывающего оборудования от каменного орудия до станков – токарного, сверлильного и циркулярного по данным археолога Семенова В.С. Начав с заостренного камня, первобытный человек, используя свою мускульную силу (Д) с помощью руки (Т) совершал камнем (РО) обрабатывающие воздействия на изделие с той точностью, которую он приобрел индивидуально в процессе практики. Через эволюционный цикл развития рабочий орган – камень превратился в универсальный станок с микропроцессором и дисплеем, который совершал те же технологические операции, что и первобытный человек рукой, но с высокой точностью, оставив за собой только функцию принятия решения в виде программ к станку.
• После синтеза моно-системы начинается этап внедрения и нтенсивного её развития: подъем и разворачивание системы (поиск новых полезных функций (ПФ) и подсистем (ПС)) по линиям (рис. 7.):
•
1. моно-Сàби-Сàполи-Сàсложные системыà…
• Пример 1: одноэтажный дом àдвухэтажный домà многоэтажный домà жилой комплексàдом-полисà…;
• В теории поэзии: моностих à дистих (двустишие) à терцет (трехстишие) à катрен (четверостишие) à пятистишие à шестистишие - … четырнадцатистишие.
•
• 2. моно-СàС1àС2àС3à…..
• Пример 2: крестьянская изба с печьюàдом с автономной системой отопления = (С1) àдом (С1) + центральное водоснабжение = С2àдом (С2) + телефонная, теле-, радиосети = (С3) à ….; (рис. 6.10).
•
• 3. моно-СàПС(моно-С) àВ(ПС) àП(В) à
• Пример 3: дом мобильный дом à палатка трансформируемая палатка – одежда à одежда-дом с системами обогрева, вентиляции и т.п. подсистемами (костюм полярника, космонавта) -…à
Такое изображение модели эволюции технической системы позволяет отразить не только ее системные свойства, иерархические уровни, их взаимовложенность друг в друга, но и волнообразный характер развития. При этом уровни системы с более низкой организацией вложены в уровни системы с более высокой организацией: Поле (П) à вещество (В) à подсистема (ПС) à система (С) à надсистема (НС) (рис. 2 и 5). С системных позиций развитие системы представляет собой суперпозицию объемных волн развития ее подсистем. Оно также отражает диалектический процесс идеализации и усложнения системы, которые сопровождаются взаимопроникновением периодов ее разворачивания (дифференциации ее подсистем) и сворачивания (интеграции подсистем с полезными функциями).
• Можно сказать, что материя организуется и развивается от первичных материй до Разума в соответствии со своими качествами и качествами пространства без внешнего управления, а искусственные системы создаются при внешнем управлении их развитием со стороны Человека и на основании познанных им качеств и свойств материи. При этом, как было показано в уроках 3, 4 и 5, системы развиваются по одним и тем же законам. Причем, при формировании концепции волновой модели использовался лишь один постулат о наличии (материи) веществ, обладающих набором определенных свойств и качеств, из которых затем и формируется все объекты техносферы.
• Разворачивание системы осуществляется с целью поиска новых полезных (потребительских) функций будущей идеальной технической системы и сопровождается её усложнением с одновременной идеализацией (упрощением) в оперативной зоне (там, где возникает конфликт) путем передачи функций ряда подсистем идеальному веществу, которое обладает только заданными свойствами. Сворачивание системы сопровождается передачей всех функций системы или ее подсистем идеальному веществу, обладающему свойствами, аналогичными функциям цели (ФЦ) сворачиваемых подсистем или систем (см. рис. ).
• После синтеза моно-системы начинается этап внедрения и интенсивного ее развития: подъем и разворачивание системы (поиск новых полезных функций (ПФ) и подсистем (ПС)) по линиям (рис. 13.):
1. моно-Сàби-Сàполи-Сàсложные системыà…
• Пример 1: одноэтажный дом àдвухэтажный домà многоэтажный домà жилой комплексàдом-полисà…;
• (трехсти В теории поэзии: моностих à дистих (двустишие) à терцет шие) à катрен (четверостишие) à пятистишие à шестистишие - … четырнадцатистишие.
• А. на уровне системы:
• - исчерпывание собственных ресурсов: система в общем, виде остается без изменения, используются ее ресурсы на уровне системы, она постепенно обрастает буферными подсистемами, выполняющими требуемые функции, с последующей идеализацией и сворачиванием системы в идеальную подсистему или идеальное вещество; Например, развитие винтовки, судна и т.п. Кабина автомобиля….
• Пример 1. Винтовка à Винтовка + магазин à Винтовка + прицельное приспособлениеà Винтовка + лазерный прицел с дальномеромà.... Здесь можно привести множество вариантов развития различных частей винтовки, увеличивающих главные ее показатели - функцию цели: скорострельность, прицельность и убойную силу.
- по линии моно-система à би-система à поли-система à сложная система, à сворачивающаяся система: повышение ГПФ достигается за счет увеличения системного эффекта, без изменения принципа действия системы;
• Пример 1 . Винтовка à Две винтовки связанные вместе (так поступали вначале) à Три....восемь связанных винтовок (повышалась скорострельность), но такой системой стало сложно управлять, т.к. мешали приклады, было много спусковых крючков, поэтому вначале убрали лишние приклады и оставили только стволы, т.е. перешли к винтовке с двумя стволами, тремя,.... восьмью стволами à винтовка с одним стволом и магазином для патронов (восемь стволов заменили одним, введя магазин для патронов). Винтовка как бы "свернулась" в исходную систему, но со значительно улучшенными параметрами.
•
• Кондраков И.М. От фантазии к изобретению. – М.: Просвещение; Владос, 1995. С. 148-152.
• Кондраков И.М. Модель эволюции технических систем. В сб. научн. Докл. Юбилейной научно.-практ. Конф. «Наука, экология и педагогика в технологическом университете. – Минеральные Воды. Изд-во БГТУ им. В.Г.Шухова, СКФ. 2004, - С. 18-28.
• Например, центровочный груз в космическом корабле - обычная "болванка", имеющая вес 6 кг и служащая только для ориентации его в космическом пространстве. Необходимо ввести в корабль дополнительный прибор тогда, когда уже нет «лишнего» веса (при запуске станции "Венеры-12").
• Таким образом, идеализация искусственных систем - это процесс, сопровождающийся одновременным усложнением и упрощением на разных иерархических уровнях системы с целью повышения уровня организации для выполнения заданного спектра функций.
• Наиболее интенсивно этот процесс идет на этапе "сворачивания" систем путем передачи ряда функций, а в идеале всех, веществу, максимально используя спектр его свойств.
• При идеализации системы проявляется следующий принцип: при совмещении элементов всегда сохраняются основные функции цели совмещаемых элементов и элемент с более высокой степенью организации, функциональными возможностями и значением функции цели (например, к.п.д., скорость, производительность и т.д.).
• Синтез системы начинается с рабочего органа (РО) (рис. 6) и заканчивается формированием модуля системы, который в итоге помещается в оболочку (корпус)– пограничный слой.
• В. на уровне надсистемы:
- исчерпав возможности развития на уровне системы, её развитие (системы) продолжается на уровне надсистемы, куда она входит в качестве одной из подсистем со своей Основной Функцией Цели (ОФЦ). Например, самолет + ракета = космолет – «Буран», «Шаттл».
• С. на уровне вещества:
• - вычерпывание собственных ресурсов: базовое вещество в общем виде остается без изменения, но постепенно «обрастая» дополнительными веществами, выполняющими требуемые функции, превращается в вещество-композит;
• Пример 1. Главный рабочий элемент в винтовке - это пуля + патрон - для них существуют все остальные элементы винтовки, поэтому дальнейшее развитие винтовки пойдет, практически, по пути усовершенствования пули. Винтовка, заряжаемая со ствольной части = ствол + порох + пуля + пыж à пуля + патрон (ствол + порох) à пуля с твердым сердечником à пуля со смещенным центром тяжести à пуля с "усами" à пуля со стабилизатором à трассирующая пуля à многоступенчатая пуля à разрывная пуля à ...... à самоуправляемая пуля à...
• - по линии использования свойств веществ, выполняющих функцию системы моно-вещество à би-вещество à поли-вещество à сложное-вещество à «сворачивающееся» в идеальное веществоà….
• Пример 1. Продолжение: пуля à многоступенчатая пуля à разрывная пуля à ...... à самоуправляемая пуля à...
•
• - по линии вычерпывания ресурсов развития на уровне подсистем вещества за счет использования свойств его внутренней организации.
• Пример 1. «Пули» на уровне нановеществ для доставки лекарств к нужному органу или уничтожения бактерий и т.п.
• Цикл развития системы завершается «смертью» или консервацией развития старой системы и синтезом новой моно’-Системы à….
Развитие системы по линии "моно-би-поли-" - это вычерпывание ресурсов системы в пределах своего этажа (рис. 6.9.). При этом максимально проявляется «механизм идеализации» технических систем путем совмещения функций, объединяемых систем на всех ее иерархических уровнях.
9.Механизмы адаптации систем
Как показывают исследования, развитие систем происходит волнообразно в виде взаимовложенных друг в друга циклов. Одним из наиболее длительных периодов цикла развития является адаптация систем к окружающей среде.
Основным ее механизмом является динамизация . Поэтому в дальнейшем мы будем вести речь в основном об этом механизме.