2.5. Учет влияний

Системный подход подразумевает учет любых изменений и их влияний на систему. Изменения могут происходить во времени и по условию.

Пример 2.18. Изменения во времени

Типичные изменения во времени – это смена дня и ночи и времен года. Такие изменения учитываются, например, включением и выключением света, обогревом и охлаждением помещений и т. д.

Пример 2.19. Изменения по условию

Типовым изменением по условию в природе являются фазовые переходы, например при температуре 0 ^оС при атмосферном давлении лед превращается в воду. На большой глубине высокое давление. В космосе – невесомость и т. д.

Каждый из нас сталкивается с изменениями по условию в дорожном движении. При красном свете светофора – нет движения, а при зеленом – имеется.

Каждое изменение должно быть учтено при создании новых систем.

Учет всех изменений – одна из важных составляющих системного подхода.

Системное мышление должно применяться к любому объекту, к любому явлению и к любому процессу.

2.6. Динамическое программирование

Системный подход особенно важен для решения создания сложных (больших) систем, например таких как исследование космоса, разработка сложных государственных и межгосударственных программ и т. п.

Решение сложных задач зачастую невозможно «в лоб», поэтому задачу разбивают на подзадачи. Это используется в динамическом программировании.

Динамическое программирование в математике и теории вычислительных систем – способ решения сложных задач путём разбиения их на более простые подзадачи. Он применим к задачам с оптимальной подструктурой, выглядящим как набор перекрывающихся подзадач, сложность которых чуть меньше исходной. В этом случае время вычислений, по сравнению с «наивными» методами, можно значительно сократить⁴.

Рассмотрим пример на динамическое программирование.

Пример 2.20. Утро Бэтмена

Как Бэтмену одеться?

Можно предложить два пути (рис. 2.18).

Рис. 2.18. Два разных способа одевания утром⁵

2.7. Примеры

Пример 2.21. Лечение душевнобольных

В последнее время применяют новую систему лечения душевнобольных.

Раньше они лечились только в специальных лечебных заведениях. Сейчас все чаще лечение происходит на дому. Специальная группа врачей обучает домашних, как нужно общаться с больными. Эта группа работает не только с домочадцами, но и с окружением. Если человек работает, то с сотрудниками, с которыми больной связан. Если человек учится, то с коллективом, где он учится, и так далее.

В этом случае системно учтены все уровни иерархии, с которыми приходится сталкиваться больному.

Такое лечение показало не только значительно большую эффективность возвращения человека к нормальной жизни, но и стоит значительно дешевле, так как не затрачиваются все ресурсы специальных лечебных заведений.

Здесь практически используются почти все составляющие системного подхода.

– Иерархия систем – работа не только с системой (больным), но и с:

– надсистемой (его семья, с сотрудниками и всеми другими, с кем связан больной);

– подсистемой (особенности больного);

– окружающей средой (создаются специальные условия дома и на работе).

– Учтены все взаимосвязи системы с надсистемой и окружающей средой.

– Причинно-следственные связи. Что нужно делать каждому, с кем имеет контакт большой, как повлияет окружающая обстановка на него и т. д.

– Учет изменений и их влияний. Постоянно отслеживаются малейшие изменения в больном, и принимается соответствующее решение коррекции поведения окружающих, и, если это нужно, то происходит смена обстановки.

– Системный эффект. Все эти действия приводят к определенному результату – выздоравливанию больного и возращению его к нормальной жизни.

Пример 2.22. Ядерное оружие

Ядерное оружие является сдерживающим фактором в развязывании войны с применением этого вида вооружения. Руководители государств, начавшие ядерную войну, не могут сами быть в безопасности, как в войне с конвенциональным оружием.

Пример на причинно-следственные связи, учет изменений и их влияний.

Пример 2.23. Гласность

Развитие гласности делает почти невозможным сокрытие политиком существенных «грешков» – в странах демократии она заставляет политиков строго придерживаться моральных норм, не дает идти в политику людям, чем-то запятнанным, могущим подвергаться шантажу и т. п.

Пример на причинно-следственные связи, учет изменений и их влияний.

Пример 2.24. Сообщающиеся сосуды

Инженер В. Москалев утверждает, что закон о равенстве уровней жидкости в сообщающихся сосудах сформулирован неполно⁶:

«Основные причины, при наличии которых в сообщающихся сосудах будет существенно нарушаться равенство уровней:

1) Жидкость в одном из сосудов существенно холоднее (или теплее), чем в другом⁷;

2) В одном сосуде стенки смачиваются жидкостью, а в другом – нет, размеры же поперечных сечений сосудов невелики;

3) Каждый из сосудов в районе мениска жидкости представляет собой капилляр, причем диаметры их различны;

4) Система сообщающихся сосудов движется по кривой, причем ось мгновенного вращения находится на различных расстояниях от сосудов. Если сообщающиеся сосуды присоединены к трубопроводу, в котором жидкость движется, то уровни в них могут существенно отличаться из-за различных соотношений статического и динамического напоров, и еще целый ряд «если». Так коварно на практике выглядит применение, казалось бы, простейшего закона…»⁸

Пример на изменение стереотипов (психологической инерции) с помощью учета влияний на систему и получения новых знаний.

Пример 2.25. Колея железной дороги

Создание железнодорожного транспорта – типичный пример системного подхода.

Необходимо создавать не только локомотив (паровоз), но и колею. Одно без другого невозможно.

Далее будем говорить только о колее, а вернее, о ее ширине.

Создатель паровоза Джордж Стефенсон принял для первых английских железных дорог ширину колеи в 1435 мм (4 фут. 8¹/₂ дюйм.), которая получила название стефенсоновской, или европейской колеи.

Первоначально он исходил из размера колеи конки 1372 мм (4 фут. 6 дюйм.), которая была выбрана из расчета средней ширины конского крупа. Однако на этой платформе ему никак не удавалось разместить котел и цилиндры с поршнями. Стефенсон увеличил ширину колеи только на два с половиной дюйма. Так появился и надолго, если не навсегда, закрепился «странный размер» – 4» 8½«». В метрической системе это 1435 мм.

В дальнейшем в разные годы в разных странах и для разных целей создавались колеи различной ширины – от 3000 мм в Германии в конце 1930-х годов до 1269 мм в Великобритании (Rudyard Lake Steam Railway).

Чем шире колея, тем более устойчив вагон, и тем больше груза при заданной высоте транспортного средства он может перевезти.

В США появилась колея в 5» или же 1524 мм. Эту ширину колеи перенес в Россию американский железнодорожный инженер Джордж Уистлер. Он полностью спроектировал двухколейную железную дорогу длиной 685 км. Им были спроектированы все необходимые сооружения и мосты. Таким образом появилась русская колея.

В процессе унификации ширины колеи не всегда принимают самую выгодную, с технической стороны, широкую колею. В Англии в 40-е годы XIX века отказались от колеи в 2140 мм, так как для прокладки новой колеи нужно было бы расширять насыпи и выемки, менять мосты, туннели и т. д. Поэтому в Англии, США и в Европе и победила колея шириной 1435 мм⁹.

Самостоятельно укажите, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.26. В такси (анекдот)

Приехал Чукча в Москву. Едет в такси по городу. Вдруг наперерез – старушка. Водитель – вправо, и старушка – вправо, водитель – влево, и старушка – влево. Еле-еле разминулись. Оглядывается и видит, старушка лежит на мостовой. Чукча говорит:

– Русский охотник – плохой охотник. Если бы Чукча дверцу не открыл – ушла бы добыча!

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.27 Авиаконструктор

«Самолет представляет собой такое сооружение, в котором непременно борются два начала: прочность и вес. Машину необходимо сделать прочной и легкой, а прочность и легкость все время воюют между собой», – пишет в своей книге «Рассказы авиаконструктора» А. Яковлев, создатель прославленных ЯКов.

У авиаконструктора много помощников (рис. 2.19) и каждый из них по-своему представляет себе идеальный самолет: для специалиста по аэродинамике главное – предельная обтекаемость; специалист, рассчитывающий самолет на прочность, видит идеальный самолет неудоболомаемым; для технолога важнее всего простота изготовления; специалист по моторам считает, что идеальный самолет – это большой мотор и маленькие крылышки; представитель Аэрофлота мечтает о вестимом летающем салоне для пассажиров…».¹⁰

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.28. Удаление заусенцев

При нарезании зубьев шестеренки фрезой образовывались заусенцы, которые потом удаляли.

Оказалось, что на участке сборки изготовленную шестеренку насаживают на вал двигателя и приваривают к нему. Заусенцы оказываются внутри сварного шва. Затем с торца шестеренки шлифованием снимались наплывы металла, образованные сваркой.

При операции шлифования автоматически удаляются и заусенцы. Проблема исчезла.

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.29. На сердитых воду возят

Петр I издал указ – на тех, кто публично выражал свою злость или сердитость, вешали коромысло с наполненными водой вёдрами и заставляли бегать вокруг водоема. Ведра качались, вода лилась на «сердитого», и он мигом успокаивался.

Отсюда пошла поговорка «на сердитых воду возят».

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.30. Легенда о происхождении Тибета

В Восточном Тибете, где нередки землетрясения, бытует легенда о том, что Тибет покоится на гигантской рыбе по имени Ньядинба-ба. Голова рыбы находится как раз под Восточным Тибетом. Иногда рыба устает держать землю Тибета, шевелится, вертит головой, это и вызывает землетрясения¹¹.

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.

Пример 2.31. Притча о царе Соломоне

Однажды к царю Соломону, известному своей мудростью, пришли на суд две женщины-блудницы. Они жили в одном доме и были соседями. Обе недавно родили ребенка.

Прошлой ночью одна из них задавила своего младенца и подложила его к другой женщине, а живого у той взяла себе. Утром женщины стали спорить, каждая доказывала, что живой ребенок ее, а мертвый – соседки.

Так же спорили они и перед царем. Выслушав их, Соломон приказал принести меч.

Меч немедленно был принесен. Ни минуты не раздумывая, царь Соломон молвил:

– Пусть будут довольны обе. Рассеките живого ребенка пополам и отдайте каждой половину младенца.

Одна из женщин, услышав его слова, изменилась в лице и взмолилась:

– Отдайте ребенка моей соседке, она его мать, только не убивайте его!

Другая же, напротив, согласилась с решением царя.

– Рубите его, пусть не достанется ни ей, ни мне, – решительно сказала она.

Тут же царь Соломон изрек:

– Не убивайте ребенка, а отдайте его первой женщине: она его настоящая мать.

Укажите самостоятельно, какие элементы системного мышления использованы в данном примере.