"Мозг Фирмы" - читать интересную книгу автора (Бир Стаффорд)Глава 4 Организация немыслимых системИсследуем в данной книге системы, немыслимые в том отношении, что они слишком велики для анализа. Как только что было показано, наша планета — слишком малый компьютер для оценки всего разнообразия состояний даже относительно небольшой системы. Однако в природе полным-полно систем не меньшей сложности и активности, но природа живет и действует. Так же, как лучшая географическая карта страны — сама страна, так и лучший компьютер естественных систем — сама такая система. Представьте себе море — оно уравновешено. Проходят приливы и бури, вся вода поднимается дыбом. Можно ли себе представить математическую программу для компьютера с релевантным входом для всех этих ситуаций, который бы подсчитал, что получится на выходе как функция волнения на море? Задача безнадежной сложности. Но ответ есть — волны, течение, воронки и брызги. Посмотрим на биосферу — тонкую оболочку жизни, покрывающую нашу землю (или геосферу). От микроба до слона — здесь взаимодействуют все формы живого. В частности, они кормят друг друга. Мы, люди, не можем потреблять столько растительной пищи, чтобы поддерживать наши физиологические нужды, — слишком мал для этого наш химзавод по производству белка. И тогда мы поедаем животных, используя их как продукт питания. Но как велико разнообразие живого? Как поддерживается численность живого, чтобы хватило всем членам данной системы? Частичный ответ в самом разнообразии. Было подсчитано, что единственная пара растительной тли — капустный aphis , весящая 1 мг, при неограниченном питании и без помех ее размножению даст 822х106 т ее массы за один сезон. Это в 5 раз больше массы всего человечества. Почему же мир не наводнен тлей, червяками и им подобными? Все дело в том, что экологическая система — система самоорганизующаяся. Она По-видимому, в естественных системах есть способность к самоорганизации, есть тот огромный "разум", действующий методами, которых мы до сих пор толком не понимаем. Можно считать, что природные системы не оптимальны в математическом смысле. И дело тут не в мощности счета, поскольку нельзя считать с такой скоростью, чтобы оценить все возможные результаты и выбрать "наилучший" вариант исходя из какого-то критерия. Вместо этого тут действует механизм, подбирающий подходящие модели организации в смысле способности выживания. Здесь мы должны ввести два термина и датьих определение, чтобы разобраться в только что поднятой проблеме. Первый из них — Другой термин, который нам понадобится, — Эвристика предписывает общие правила для достижения общих целей и в типичных случаях не предписывает точного маршрута к обозначенной цели, как это делается в случае алгоритма. Прежде всего число маршрутов к вершине горы огромно и не столь уж важно, какой из них использован (хотя, может быть, другой и короче, чем все остальные). Эти два термина — весьма важные понятия в кибернетике, поскольку когда дело идет о немыслимых системах, то, как правило, невозможно составить полную спецификацию всех целей, а тогда нельзя и написать алгоритм. Но обычно не так уж трудно составить классификацию целей, так чтобы двигаясь в общем направлении, улучшить свое положение (по определенному критерию) по сравнению с первоначальным. Отдавать предпочтение эвристическим методам перед алгоритмическими — это средство справиться с растущим разнообразием. Вместо того, чтобы пытаться организовать все детально, вы организуете лишь часть, после чего динамика системы вынесет вас туда, куда Вы стремились. Эти два способа организации управления системой большого разнообразия в жизни весьма различны. Удивительно то, что мы склонны жить каждодневно эвристически, а проверять и управлять своими действиями — алгоритмически. Наше главное предназначение _ выжить, сохранить себя, однако мы точны в деталях ("выезжайте поездом в 8.45", "требуйте повышения"), когда дело идет об общих и неясно выраженных целях. Конечно, нам нужен алгоритм, чтобы жить в нашем синхронизированном мире; и нам необходима также эвристика, но мы редко отдаем себе в этом отчет. Происходит это потому, что наше образование организовано вокруг анализа деталей; мы не понимаем суть вещей (так обучены), пока не уточним их Недопонимание роли эвристики в больших системах заставляет глубже задуматься о компьютере. Сам компьютер можно анализировать, можно понять в деталях, мы же его сами сконструировали к конце концов. Мы уже заявили, что компьютерная программа у принципе — алгоритм. Надо, следовательно, понять, где эвристика вступает в область компьютера. Необходимость в этом возникает. во-первых, как только компьютер начинает воспринимать поступающую в него информацию. Если мы знаем, что делать с входными данными, например подсчитать средние значения ряда цифр, чтобы получился результат на выходе, то здесь нет никаких затруднений. Это означает, что система нам понятна, а алгоритм сумма х/ n (который означает: сложи все цифры и раздели их на их число) решает задачу. Все очень просто, поскольку мы точно обозначили цель, систему и алгоритмы и тем самым сдерживаем рост разнообразия. Но когда дело идет о том, чтобы связать многоразмерный вход с многоразмерным выходом, то у нас появляются все оснонания прибегнуть к анастомотик ретикулум. Теперь компьютер должен быть запрограммирован так (т, е. должен быть обеспечен алгоритмом), чтобы был соответственно организован ретикулум, но это можно сделать, только зная конечную цель. Здесь и возникает очень деликатная проблема: если цель нельзя представить во всех деталях, то нужно прибегнуть к эвристике, и тогда компьютер должен быть снабжен алгоритмом эвристической природы. Трудность тут принципиальная. Допустим, мы заявляли: "Компьютер должен обучаться на собственном опыте, как учатся люди". Обучаться чему? Мы не знаем ответа, мы просто считаем, что компьютер через некоторое время должен найти методом проб и ошибок такой курс действий, который даст лучший результат управления. Но В этом простом, бесхитростном примере, который и ребенку понятен, и заключается секрет этого, по существу биологического, процесса. Мы прорвались через барьер, который был создан консервативным мнением 2000 лет тому назад между живыми и механическими системами управления. В этом суть барьера между алгоритмическими и эвристическими моделями управления. Если воздержаться от мистически-сентиментального подхода к природе ("неправда ли, как она умна!"), то станет видно, что природа всего лишь использует свои алгоритмы, чтобы подчеркнуть эвристическое начало. Генетический материал является алгоритмическим: молекулы ДНК — хранители сложного определенного кода. Так потомство строится по заданным "чертежам". Но в этом коде записаны вариации и мутации, и поэтому потомки располагают рядом возможных чертежей. Тогда, говоря другим языком — языком экологии, выносится приговор относительно "преимуществ" данного потомка. Вариант, достойный сохранения, выживает, при этом вариации и мутации, которые определяют его преимущества, закрепляются, а мутации, обусловливающие недостатки, истребляются. Генетическая эвристика работает в направлении к неизвестной цели — созданию форм жизни, способных выживать в обстоятельствах, которые слишком сложны для анализа, используя приемы, для оптимизации которых еще не создан компьютер. Существует несколько важных постулатов относительно эвристических методов управления. Их стоит тщательно рассмотреть и оценить. Поэтому с риском испортить их краткостью, я сформулировал 13 следующих постулатов для тщательного их усвоения. 1. Эвристика ведет нас к цели, которую мы не в состоянии ясно выразить и, возможно, узнать, сумев ее достигнуть. Алгоритм (типа "чтобы достичь высшей точки, попытайтесь сделать по одному шагу во всех направлениях и передвиньтесь к следующей более высокой точке") определяет эвристическое условие выработки правильной стратегии. А суть стратегии такова: "лучшее — подниматься из данного места, пока есть куда, затем переместиться выше". Но такой маршрут нельзя выработать заранее. 2. Если мы обеспечим компьютер эвристическим алгоритмом и подождем, пока он выработает стратегию, то обнаружим, что компьютер создал стратегию, превышающую наше понимание. Такое вполне возможно, поскольку компьютер осуществляет свои пробные шаги значительно быстрее, систематичнее и точнее, чем можем мы с Вами, без остановки на развлечения и отдых и не забывает результатов. Это похоже на человека, постоянно играющего в шахматы и запоминающего все, чему он научился в каждой партии. Можно предполагать, что он обыграет такого любителя, как мы с Вами. 3. Но если так, то пришло время признать смысл, в силу которого человек изобрел машину, "более умную", чем он сам. Такая мысль неприятна, даже, тревожна и кажется самоудовлетворенному человеку несерьезной на том основании, что "мы указали машине, что ей делать". Но поразмышляйте над этим. Если машина вырабатывает стратегию, лучшую, чем можем сообразить мы, и если мы не можем понять, почему она лучше, хотя и признаем это, то слабым утешением служит то, что мы научили ее эвристическим трюкам с помощью алгоритма. Учитель Эйнштейна в начальной школе был точно в таком же положении. (Над последними двумя фразами стоит поразмыслить.) 4. Утверждение, что "компьютер может делать только то, что мы ему приказали", верно, но весьма обманчиво. Этим предполагается, что мы должны оставаться слабоумными рабами наших изобретений. Верно, мы приказали компьютерам учиться, предоставляя им тренировочный алгоритм, но они учатся быстрее, эффективнее нас и должны превзойти наши возможности в создании эвристического управления. 5. Заявление, что результат деятельности компьютера настолько хорош, насколько хорош ввод, суммирован в поговорке garbage in , garbage out — мусор на входе — мусор на выходе, и справедливо для алгоритмов, определяющих алгоритм, но не для алгоритмов, определяющих эвристику. Дело в том, что легче указать (алгоритмически) компьютеру поставить под 6. Механизм, который мы используем в таком случае, представляет собой давно известный сервомеханизм, о котором говорилось раньше. Здесь цепь обратной связи корректирует ошибку с помощью сравнения действительного положения с идеальным. Эта разница измерима, но не в смысле выходных данных, преобразованных с помощью функции преобразования, а в смысле способности системы в целом улучшить результат ее деятельности, измеряемый на другом языке. Это язык, на котором мы указываем на необходимость увеличить или уменьшить значение результата, чего замкнутая система сама не может знать. Например, если результатом измерения системы является уровень прибыли, а система включает эвристический элемент, который допускает колебания прибыли, и она обучена тому, как ее уменьшить или увеличить, то, значит, ей необходимо "сказать", что большая прибыль лучше, а меньшая хуже. Сама по себе она может научиться лишь узнавать, какие жизненные события увеличивают прибыль, а какие ее уменьшают. 7. Кроме того, обратная связь сервомеханизма осуществляется не по заранее заданной функции преобразования. Она осуществляется благодаря 8. Хотя пп. 6 и 7 позволяют лучше понять роль сервомеханизма, но они не меняют математических зависимостей, определяющих его устойчивость. Поэтому сохраняет силу вывод (см. гл. 2), что обратная связь становится главным фактором работы системы. Все зависит от критерия на другом языке (см. выше п. 6), позволяющем системе решить, чему ей учиться, а чему нет. 9. Теперь предположим, что система управления становится настолько эффективной и обучилась настолько хорошо, что стала умнее нас с Вами. Возможно, мы не стали теперь достаточно умными, чтобы обозначить на другом языке критерии, которыми она должна руководствоваться теперь. Мы уже не в состоянии понимать, в чем суть этих критериев. В таком случае должна присутствовать 10. Но критерий прибыльности, в свою очередь, может быть не очень ясным. Человеческий ум склонен отказываться от эфемерной попытки сравнивать краткосрочную и долгосрочную прибыльности. Краткосрочная, максимально прибыльная стратегия может подорвать репутацию фирмы и привести ее к банкротству. Ясно тогда, что вторая система нуждается в 11. Этот довод остается справедливым до тех пор, пока иерархия систем и уровни их языков не достигнет некоторого, предельного критерия. Что же это за критерий? Им может быть только 12. И то, что справедливо для фирмы и современного поколения управляющих, что справедливо для данного человека (сына своего отца), становится верным для фирмы, как ее непрерывное вечное движение, как и движение всех людей, отцов и их сыновей. Иначе говоря, современный процесс подготовки кадров есть процесс эволюционной их подготовки к будущим технологическим эпохам. 13. Тогда, если мы говорим, что эвристика организует систему так, чтобы она Все это может звучать слишком общо, но это не так. Мы, возможно, должны привыкнуть мыслить по-новому. Это не так уж трудно, если понять, в чем отсталость нашего сегодняшнего мышления. Фактически мы должны мыслить свободно, иначе компьютеры не смогут управлять событиями; мы должны мыслить широко, иначе нам не справиться даже с вредителями растений. Короче говоря, механизмы природы просты, но нужны подходящие способы их объяснения. Главное, в случае систем управления природой мы должны чувствовать себя совершенно свободно при обращении с общими понятиями метаязыка. Греческая приставка meta означает "высший", тогда и метаязык есть язык более высокого уровня, чем используемый для обсуждения тех предложений, которые записаны языком низшего уровня. В логике основание для существования метаязыков глубже. Можно показать, что фактически любой логический язык должен содержать утверждения, справедливость или ложность которых не может быть разрешена в рамках того же языка. Логические парадоксы — тому известные примеры1. Поэтому подобные утверждения должны обсуждаться на метаязыке такого уровня, который позволяет понять, что в них парадоксального. Но в нашем случае нет нужды разбираться в логических обоснованиях. Достаточно понять, что если мы строим машину или пишем программу для компьютера, то в данной системе используется язык, на котором нельзя объяснить все. Это похоже на разговор с маленьким ребенком, язык которого ограничен. Есть вещи, которые нельзя ему объяснить на его собственном языке, и не только из-за ограниченности его словарного запаса — ведь можно объяснить ему значение нового слова, а потому, что ему также на хватает структуры речи, т. е. После такой преамбулы давайте изобретем теперь простую машину, выполняющую эвристические функции. Сенсорная сторона ее состоит из деревянного бруса, на котором укреплены две медные пластины А и В. Как видно на рис. 10, они изолированы друг от друга. 1 О причинах возникновения парадоксальных ситуаций Приемная (рецепторная) часть прибора состоит из десяти постоянных оконечных устройств (черные точки), которые зажимами соединены с медными пластинами — по пять на каждую. Внешний импульс (входной) поступает по десяти проводам, идущим от рулетки с десятью делениями, которая представляет внешний мир. Если раскрутить рулетку, то рецепторная система узнает, что внешний мир принял одно из десяти значений — от 1 до 10. Теперь вступает в действие двигательная (эфферентная) .часть прибора. У нее два эффектора (исполнителя) — провода, идущие от А и В к двум лампам — красной и зеленой. Одна из них должна загореться, но какая, нам неизвестно. Если мы будем вращать рулетку, то, очевидно, в среднем каждая из них загорится в половине случаев. Такое описание прибора дано на машинном языке. Все утверждаемое проверяется через структуру самого прибора. Мы можем использовать этот язык, чтобы заявить, что у красной лампочки вероятность загорания составляет 50% и у зеленой тоже 50%. Прибор может "понять" такое заявление, поскольку оно вытекает из его собственной структуры. Но нет способа утверждать на этом языке, что красный цвет чем-то предпочтительнее зеленого или наоборот. Поскольку дело идет о приборе, такое заявление ни верно, ни ложно. Оно не проверяется ничем. Оно совершенно бессмысленно. Этого нельзя сказать на языке самого прибора. Тут кстати будет ввести оператора, говорящего на метаязыке один, назовем его Мета-1. Это язык, созданный для того, чтобы говорить о цвете и эмоциях, вызываемых цветом. Оператор заявляет: "Мне нравится красный, но не нравится зеленый". Он не понимает, как действует наглухо закрытый прибор, он не может вмешиваться в природу, т. е. во вращение рулетки. Он считает, что хотел бы научить прибор зажигать красную лампочку, а это похоже на дрессировку собаки выполнять его команду. Он не может объясняться на языке прибора, а прибор не понимает его языка. Тогда он объясняется с прибором с помощью Дрессировщик и его собака в том же положении, что и оператор, говорящий с прибором на языке Мета-1. Дрессировщик собаки не понимает, "как работает собака", а собака не понимает человеческой речи. Дрессировщик, следовательно, как-то стимулирует собаку и наблюдает за ее реакцией. Реакцию собаки можно менять наказанием или наградой. Это влечет за собой изменения порядка соединения в анастомотик ретикулум. Конечно, здесь речь не идет о внесении переключателей нервных окончаний в мозг собаки. Это означает только, что новый порядок выходной реакции как-то ассоциируется с заданным порядком на входе. Поначалу собака произвольно реагирует на стимулы. Но дрессировщик тогда пытается исключить ненужную ему реакцию резким выражением ее нежелательности (????? – algos означает «страдание») или подкрепить реакцию, которую он одобряет, путем награды (???? – hedos означает «радость»). Такая деятельность создает алгедонический режим связи между двумя системами, которые не говорят на языке друг друга. Дрессировщик использует алгедоническую цепь, которая переводит Мета-1 в язык прибора. В дело включается новый рецептор прибора, алгедонический рецептор, который изменяет все внутреннее состояние прибора. Следовательно, в предлагаемой нами модели прибора необходимо предусмотреть алгедонический рецептор, с помощью которого оператор, говорящий на языке Мета—1, может общаться с прибором. Он состоит из двух переключателей, которые могут двигать деревянный брус вверх или вниз вертикально, как показано на рис. 10. Пусть теперь он двигается вместе с пластинами А и В, но контакты, идущие от рулетки, остаются на месте. Красный свет, который нравится нашему оператору, зажигается от пластины А. Чтобы заставить прибор светить красным светом, мы должны сказать оператору, чтобы он нажал переключатель с надписью "награда". При этом брус с пластинами передвинется на 1 шаг, а контакт, помеченный буквой х, переместится на пластину А. (Напомним, что контакты остаются неподвижными). Тогда 50%-ная вероятность нарушится и изменится, скажем, в соотношении 60: 40 в пользу красного света. Если тем не менее зажжется зеленый свет, прибор должен быть наказан. Оператору в этом случае говорят, чтобы он нажал на переключатель "Наказание". (Оба переключателя сдвигают брус на 1 шаг вниз, но никто, кроме нас, этого не знает.) Теперь контакт у тоже попадет на пластину А, а вероятность загорания красной лампочки составит 70%. Очевидно, что алгедоническая цепь заставляет прибор адаптировать его поведение в пользу красного света, поскольку таково было решение на языке Мета-1. Прибор не знает, чем обусловлено такое его поведение, а оператор также не знает, каким способом это достигается. А мы знаем, поскольку нам известно все о складывающейся ситуации. Если бы мы этого не знали, то тоже бы удивились, как и большинство людей, фактически наблюдавших работу прибора. Однако прервемся на время. Почему оператор, говорящий на языке Мета-1, предпочитает красное зеленому? Это, конечно, его психологическая особенность. Теперь предположим, что появляется другой человек, который оказывается начальником оператора. Этот человек смотрит на получаемый эффект зажигания ламп двух цветов по-другому. Он считает, что когда загорается зеленый свет, то некто выдает ему 10 фунтов; а когда загорается красный, он должен заплатить 10 фунтов штрафа. Поначалу он пытается объяснить это оператору, говорившему на языке Мета-1: "Изменяйте Ваше предпочтение на зеленый. Я знаю, как заработать на этом, и я поделюсь с Вами". Но оператор этого не понимает. Он говорит на Мета-1, эстетическом языке, он ничего не слышал и не хочет знать о деньгах. Но его начальник говорит на языке Мета-2. Какему донести свое пожелание, выраженное на Мета-2, оператору, говорящему на Мета-1? Ему также понадобится алгедоническая цепь, соединяющая его с оператором, если он не располагает временем работать за оператора. Соответственно человек N 2 говорит человеку N 1: "Вы отвечаете за прибор. Я уезжаю за границу; но я фиксирую все загорания ламп красного и зеленого цветов. Если по возвращении я обнаружу, что красный цвет преобладает, то будете заменены другим человеком и потеряете хлеб и кров". Заметьте бесполезность попытки говорить о деньгах с оператором на Мета-1, на эстетическом языке, как и о прибыли, поскольку смысл этого понятия известен только среди говорящих на языке Мета-2. Эта вторая алгедоническая цепь переводит язык Мета-2 в Мета-1, а Мета-1 может быть переведен на язык прибора с помощью первой алгедонической цепи. Если все это так и произойдет и оператор подчинится, то процедура операции станет обратной. Оператор по-прежнему не знает, как работает прибор, и еще меньше теперь. Он также не знает, в чем преимущество зеленого света, поскольку это противоречит его "вкусу". Все, что он знает, выражено на одном языке, который он понимает, на Мета-1, а именно: что будет лучше, если в конце концов для его цветовосприятия начать тренировать прибор зажигать зеленую лампочку. Чтобы этого добиться, он должен нажимать кнопку "награда" всякий раз, когда загорается зеленая лампочка, а алгедонический рецептор организован так (как и переключатель "Наказание" в случае зажигания красной лампочки), чтобы при зеленом свете деревянный брус двигался Здесь вспоминается старая история. Давным давно два философа обсуждали человеческую жадность. Они посчитали, что человека можно убедить заниматься совершенно бесполезным делом за подходящую награду. Для проверки они позвали одного из своих учеников и сказали ему, что в соседней комнате находится ящичек с управляющим устройством и что назначение этого ящичка в том, чтобы зажигать красную или зеленую лампочку. "Мы будем давать тебе 10 фунтов, — сказали они, — всякий раз, как загорится зеленый свет, но ты нам вернешь столько же, если загорится красная лампочка". Они говорили с ним, конечно, на языке Мета-2, поскольку это был его язык, но в действительности они использовали алгедоническую цепь. Ученик, конечно, не знал, что испытывается его собственная жадность, он не говорил языком, на котором жадность обсуждалась философами, назовем его Мета-3. Подобные примеры можно приводить до бесконечности. Дело тут в том, что эвристические методы определены в рамках определенного режима, устанавливающего пределы и критерии поиска. А если эти рамки сами эвристические, то и они требуют рамок и т. д. до бесконечности. В некоторой точке будут достигнуты n-е рамки, которые с точки зрения самой системы должны быть объявлены абсолютными. Это нельзя доказать строго логично, но во всех практических случаях так оно и делается. Следовательно, все конечные системы ограничены и некомплектны. Мы сами, наша фирма, наша экономика — все страдают от такого ограничения. Согласно этому мы должны и обязаны понимать, что лучшая возможность перемены, направленной на достижение более успешной адаптации, лежит в реорганизации иерархии команд. Мы не можем побороть подобное ограничение, но можем менять его форму, о чем подробнее будет сказано в следующей главе. Тем временем давайте вернемся к нашему адаптивному прибору. Мы уже знаем, как должна меняться вероятность функции преобразования за счет алгедонической цепи обратной связи, чтобы одна из цветных лампочек зажигалась чаще другой. Если внешняя среда системы, находящаяся на более высоком уровне, меняет свое намерение относительно полезности красного или зеленого результата, то и прибор будет следовать такому изменению. Но если рассматривать предельный случай, когда окружающая среда требует только красного цвета, то и прибор неизбежно к этому адаптируется, как только все десять его контактов переместятся на одну пластину. Это аналогично сверхспециализации в ситуациях биологической эволюции. Система настолько хороша, насколько полно приспособилась к окружению, но в случае его внезапного и грубого изменения система теряет свою гибкость, необходимую для адаптации. Мы можем, конечно, перестать поощрять ее и попытаться "наказывать", но контакты уже "прикипели". Такое состояние дел высвечивает необходимость в постоянной заботе о наличии Хотя это наше утверждение возникло явно из рассмотрения биологических фактов для живых систем и хорошо иллюстрируется нашим прибором, его не понимают многие управляющие. В фирме любая ошибка предается анафеме. Этим не утверждается, что ошибку нельзя допускать. Но она встречается враждебно, без учета того, что и она имеет цену сама по себе. Проницательный управляющий должен рассматривать любую ошибку, сделанную его подчиненными, как мутацию и поставить себя в положение восприимчивого к алгедоническому сигналу обратной связи, который порожден ошибкой. Однако в поведении управляющих наблюдается тенденция полностью сконцентрироваться на исправлении недостатка. Тогда ошибка системы потеряна как стимул к перемене, а сама перемена редко признается в этом духе. Прославляются всякие усилия управляющего, направленные на исправление ошибки, а не на извлечение из нее урока. В свою очередь, сами ошибки рассматриваются в основном как недостаток. Соответственно этому к моменту, когда необходимость в перемене действительно понята (по тем или иным причинам), люди ей сопротивляются, поскольку попытки ввести изменения автоматически увеличивают число ошибок на время, пока эта "мутация" проходит испытание. |
||||
|