Какие свойства системы называются эмерджентными

Понятие «система» широко используется в науке, технике и повседневной жизни, когда говорят о некоторой упорядоченной совокупности любого содержания. Система является фундаментальным понятием, как системотехники, так и базовых теоретических дисциплин (теории систем, исследования операции, системного анализа и кибернетики). Система — это объективное единство закономерно связанных друг с другом предметов, явлений, сведений, а также знании о природе, обществе и т.п. Каждый объект, чтобы его можно было считать системой, должен обладать четырьмя основными свойствами или признаками (целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организацией и эмерджентностью).

Целостность и делимость. Система — это, прежде всего целостная совокупность элементов. Это означает, что, с одной стороны, система — целостное образование и, с другой — в ее составе отчетливо могут быть выделены целостные объекты (элементы). При этом следует иметь в виду, что элементы существуют лишь в системе. Вне системы это в лучшем случае объекты, обладающие системнозначимыми свойствами. При вхождении и систему элемент приобретает системноопределенное свойство взамен системнозначимого. Для системы первичным является признак целостности, т.е. она рассматривается как единое целое, состоящее из взаимодействующих частей, часто разнокачественных, но одновременно совместимых.

Наличие устойчивых связей. Наличие существенных устойчивых связей (отношений) между элементами или (и) их свойствами, превосходящих по мощности (силе) связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему, является следующим атрибутом системы. Система существует как некоторое целостное образование, когда мощность (сила) существенных связей между элементами системы на интервале времени, не равном нулю, больше, чем мощность связей этих же элементов с внешней средой. Для информационных связей оценкой потенциальной мощности может служить пропускная способность данной информационной системы, а реальной мощности — действительная величина потока информации. Однако в общем случае при оценке мощности информационных связей необходимо учитывать качественные характеристики передаваемой информации (ценность, полезность, достоверность и т.п.).

Организация. Это свойство характеризуется наличием определенной организации, что проявляется в снижении степени неопределенности системы.

Суть свойства эмерджентности (emerdgence, англ. — возникновение из ничего, внезапное появление, неожиданная случайность) состоит в наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности. Эмерджентное свойство системы не может быть объяснено, выражено через свойства отдельно взятых ее частей. Например: Ни одна из частей автомобиля перевозить не может, а автомобиль — перевозит.

Эмерджентность демонстрирует одну из граней понятия целостности. Система выступает как единое целое потому, что она является носителем эмерджентного свойства: не будет она целой, — и свойство исчезнет; проявляется это свойство, — значит система цела.

Наличие интегрированных качеств показывает, что свойства системы хотя и зависят от свойств элементов, но не определяются ими полностью.

Отсюда можно сделать выводы:

• 1) система не сводится к простой совокупности элементов;
• 2) расчленяя систему на отдельные части, изучая каждую из них отдельности, нельзя познать все свойства системы в целом.

Любой объект, который обладает всеми рассматриваемыми свойствами можно называть системой. Одни и те же элементы (в зависимости от принципа, используемого для их объединения в систему) могут образовывать различные по свойствам системы. Поэтому характеристики системы в целом определяются не только и не столько характеристиками составляющих ее элементов, сколько характеристиками связей между ними. Наличие взаимосвязей (взаимодействия) между элементами определяет особое свойство сложных систем — организованную сложность. Добавление элементов в систему не только вводит новые связи, но и изменяет характеристики многих или всех прежних взаимосвязей, приводит к исключению некоторых из них или появлению новых.

В теории систем эмерджентностью называют наличие у какой-либо системы особых свойств, не присущих её элементам (как в отдельности, так и в их сумме). Элизабет Комсток, вице-председатель General Electric, рассказывает, как эмерджентность влияет на нашу жизнь и работу, и при чём здесь информационные технологии. 

Скорость движения информации увеличивается, и мы движемся быстрее вслед за ней. Все больше людей выходит в онлайн (только в 2016-2017 гг. их более 2,3 миллиардов), и результатом этого становится фундаментальная и стихийная реструктуризация нашего коллективного поведения. Верхний слой нашей развивающейся цифровой нервной системы планетарного масштаба впитал в себя извечные факторы изменений — человеческие потребности, политику, географию и культуру — и создал на их основе новые схемы и образцы. Каждому из нас, особенно тем, кто управляет компаниями, необходима новая система координат.

Важной частью этой системы координат является эмерджентность — принцип самоорганизации, который объясняет развитие сложного из простого и возникновение порядка из хаоса.

Эмерджентность объясняет сложные феномены в различных областях — таких, как термодинамика, биология и цифровые технологии. Эту концепцию используют для объяснения принципов развития городов и того, почему некоторые институты успешно функционируют в долгосрочной перспективе, а другие — исчезают. Это базовый принцип, лежащий в основе сложного коллективного поведения естественных систем, который частично объясняет то, как компьютеры достигают своей полезной сложности, несмотря на то, что их работа основана на нескольких простых процессах.

Мы живем в эпоху, которую я называю «Эпохой эмерджентности».

Это время характеризуется быстрым закатом традиционных институтов при том, что замена им еще не оформилась. Мы живем в хаотичном, порой тревожном и неопределенном пространстве между старым и новым.

Если мы успешно пройдем этот период, то можем оказаться в историческом эквиваленте такого момента в творческом процессе, когда хаос сменяется порядком, и новая модель, решение или структура становятся очевидными.

Приняв и поддержав эмерджентные системы в бизнесе, политике и технологиях, мы сможем намного полнее раскрыть человеческий потенциал, чем когда-либо в истории, и обрести ранее недоступные блага.

Не буду утверждать, что это чисто мои идеи. Я синтезировала их из общих тем и взглядов, найденных в работах других специалистов различных областей и отраслей, добавив в них собственные выводы. В действительности, в эту новую эпоху особенно важно развивать способность к такому синтезу отдельных точек зрения, наборов данных и выводов. Понятие «Эпохи Эмерджетнонсти» возникло в моем мышлении так же стихийно и неожиданно, как и тот феномен, которое оно объясняет.

Две стороны эмерджентности

У эмерджентности, как я ее называю, есть два ключевых аспекта.

Первый заключается в том, что в настоящее время мы имеем дело с огромным количеством эмерджентных систем и технологий. Нет ни одной области человеческой деятельности, которая сейчас не находилась бы на перепутье. У каждой из них есть множество вариантов будущего развития, представленных новыми открытиями, бизнес-моделями или изобретениями.

Второй аспект эмерджентности более странен и лучше описывает нашу историческую реальность. Эмерджентная система, как указано выше, — это система, в которой порядок рождается из хаоса. Это также система, мощь и структура которой создается сетевой организацией, а не определяется иерархией свыше. Отдельные компоненты любой эмерджентной системы работают на основе относительно простых правил, но когда они взаимодействуют друг с другом в массе, они могут развиться в комплексные адаптивные структуры.

Бесчисленные индивидуальные нейроны, которые соединяются в человеческом мозге, множество птиц в стае, отдельные муравьи в колонии и ряды электрических цепей внутри компьютера — все это примеры простых объектов, работающих вместе и создающих нечто большее, чем сумма частей.

В мире бизнеса эмерджентность объясняет, почему некоторые технологические стартапы внезапно получают сверхбольшие оценки рыночной стоимости и невероятно быстро расширяют свой функционал. Дело не в приложении или сайте, создающих ценность, но в коллективном поведении людей, которые их используют.

К концу 2016 года число пользователей Facebook выросло настолько, что его больше не считают просто социальной сетью. Благодаря более 2 миллиардам пользователей, компания по факту превратилась в политического организатора, крупный (хотя и весьма проблемный) источник информации, глобальную платформу дистрибуции видео, рынок товаров и даже рабочих мест.

Многофункциональность Facebook опирается на размеры этой сети. Как только система, которая способна воспроизводить эмерджентное поведение, вырастает до определенных масштабов, применение тех же правил, которые управляли ее работой ранее, начинает приводить к совершенно иным и иногда полезным результатам.

Классический пример в природе — это муравейник. Как отмечал известный биолог Эдвард Осборн Уилсон, социальное поведение муравьев — самое сложное после людей. При этом эти социальные структуры возникают в результате простого поведения. Колония, в которой муравьи отслеживают и перерисовывают гормональные следы, оставленные другими особями в процессе своего перемещения, создает муравейники, вырабатывает эффективную форму использования всех имеющихся запасов пищи, учится защищать свои жилища и территорию, мигрировать и выживать в экстремальных условиях. Некоторые муравьи не подчиняются правилам, но когда популяция вырастает до определенных размеров, ее коллективный разум и мощь становятся приказной силой намного более высокого порядка. Если говорить о муравьях, то чем их больше, тем они умнее. Эмерджентный разум позволил им выживать, практически не изменяясь, в течение последних 90 миллионов лет.

Но вот что странно. Мы понимаем, как работают эмерджентные системы в природе, только потому, что сначала заметили, что похожие принципы делают умными наши компьютеры. Как пишет Стивен Джонсон в книге  Emergence, открытие свойств эмерджентности произошло на стыке идей Алана Тьюринга, отца-основателя современных вычислений, и Ильи Пригожина, химика-первооткрывателя. Цифровые системы по структуре также являются эмерджентными системами.

Это означает, что поскольку мы перемещаем нашу информацию, деньги, товары и услуги через цифровые системы, у этих систем повышается вероятность проявления полезной эмерджентности.

Жители Европы и Северной Америки могут посчитать, что такая коллективная реорганизация вокруг потоков цифровой информации у них уже произошла. Но это ошибочное восприятие, вызванное высокой видимостью отраслей, которые первыми превратились в цифровые — музыки, финансов и журналистики.

В реальности цифровая трансформация только-только началась. По данным консалтингового агентства McKinsey, 82% предприятий США в полной мере не реализовали потенциал цифровых технологий. Некоторые из самых крупных наших отраслей (например, производство и здравоохранение) на самом деле являются наименее оцифрованными. Потенциал роста, стимулируемого цифровыми технологиями, в развивающихся странах еще больше.

Масштабы цифровых преобразований, которые нам только предстоит пережить, поражают воображение. По прогнозам, в ближайшие полтора года число пользователей сети Интернет вырастет от текущего показателя в 3,6 миллиардов до 5,8 миллиардов, причем большую часть этого прироста дадут мобильные устройства. Иными словами, 1/3 всего населения мира в ближайшие 18-24 месяца впервые выйдет в онлайн. Прибавьте к этому приблизительно 50 миллиардов машин, которые будут постоянно обмениваться друг с другом информацией по одной и той же сети к 2020 году.

Если говорить о бизнесе, среда, созданная в результате этого крупномасштабного сдвига, позволит самым ценным компаниям на неопределенное время возглавить реорганизацию существующих активов и опыта, выстроенных вокруг потока цифровой информации.

Два самых успешных стартапа Кремниевой долины, Uber (стоимость на момент написания статьи — 62 миллиарда долларов) и AirBnB (стоимость — 25 миллиардов долларов) — это именно такие компании. Ни одна из них на самом деле не производит активы, которые продает, но каждая из этих компаний создала новый поток информации, который позволил отдельным агентам (людям со смартфонами) по-новому реагировать на местонахождение этих активов в режиме реального времени. Взаимодействие пользователей в массе привело к возникновению новых типов поведения и новых рынков, основанных на этих типах.

Это похоже на то, как если бы у муравьев появился новый набор феромонных команд, или на то, как если бы клетки мозга выработали новый способ передачи сигналов. Эмерджентные системы чрезвычайно чувствительны к малейшим изменениям в первоначальных условиях работы. Перенастройка этих условий приведет к самопроизвольному появлению новых структур.

Если вы знаете, как будут выглядеть эти структуры, или, что еще лучше, сумеете создать и оформить прорывные силы, которые будут их определять, то получите бесценное стратегическое преимущество.

Если говорить о широко распространенных и более понятных активах вроде автомобилей и недвижимости, это преимущество будет у стартапов. Но для тяжелых и специализированных отраслей промышленности крайне важно владеть не только конкретными специализированными материальными активами, но и глубокими знаниями об их производстве и эксплуатации.

Ускорение и (пере)распределение

По данным Всемирного экономического форума, технический прогресс последних нескольких десятилетий вывел половину населения Земли из состояния нищеты.

Это крайне быстрая перемена, которую мы к тому же видим в режиме реального времени. У нее есть положительные результаты, но при этом она повышает уровень тревожности в обществе. Повышенная миграция людей и вызволение населения из-за черты бедности при помощи капитала также могут иметь непредсказуемые и малопонятные последствия вроде BREXIT и недавних результатов выборов в США. В причудливом сочетании мотивов отражаются положительные и отрицательные импульсы жизни в Эпоху эмерджентности.

С одной стороны, люди, очевидно, стремятся избавиться от правительственной бюрократии, которая по большей части не способна идти в ногу со временем. С другой стороны, налицо реакционное желание отделиться от быстро развивающейся глобальной экономики, которое зачастую также отделяет людей и от знакомых ценностей и институтов, даже если они этого не хотят или не осознают этого.

Мы уже проходили похожие периоды нестабильности, вызванные информационными стимулами, хотя и не в таких масштабах и не с такой скоростью, которые мы наблюдаем в последние два-три десятилетия. Внезапное возвращение интереса к античной литературе и ее переводы, а также связанный с ними мощный поток информации, поступавший из монастырей Европы, привели к наступлению эпохи Возрождения. В XIX веке мировая экономика спонтанным образом выстроилась вокруг новых потоков информации, порожденных широким распространением печатной литературы и возможностью передавать данные со скоростью движения пароходов и поездов, а также по телеграфу. Результатами этих процессов стали переход от монархии к демократии, который занял почти столетие, более широкое признание прав женщин и меньшинств, ликвидация глобальной работорговли и технологическая революция.

Интернет вещей (в терминологии GE — «промышленный интернет») — это печатный станок нашего поколения. Эта технология вплетает поток цифровой информации в материальный мир и обещает наделить этот материальный мир такими же адаптивными эмерджентными функциями, какие мы видим у муравьев, в нейронах и цифровых системах.

Некоторые считают, что растущая сложность подключенных машин — это зачатки угрозы, которая проявит себя в будущем. Я предпочитаю видеть здесь не угрозу, а возможности для обучения. Наша расширенная глобальная нервная система растет и развивается, и мы вырабатываем новые отношения с ней.

Как и в случае любых новых отношений, у нас есть выбор. Мы можем их развивать или затормозить этот процесс. Лучший выбор в этой ситуации — тот, который сможет освободить нас от каторжного труда и нищеты в будущем — это развиваться, двигаться вперед, внедрять инновации с опорой на цифровые системы и исследовать незнакомые ранее области. Эта перспектива может внушать опасения, но она обладает огромным потенциалом.