Вестник Томского государственного университета Философия. Социология. Политология 2013. № 2 (22)

УДК 159.9

Ф.П. Тарасенко

ЧЕТЫРЕ ТИПА СВЯЗЕЙ В МОДЕЛИРОВАНИИ РЕАЛЬНОСТИ

В поисках природных закономерностей принято выявлять причинно-следственные связи между двумя сущностями. Однако, в силу всеобщей взаимосвязи и взаимозависимости в природе, в отношении между двумя сущностями всегда участвуют другие сущности. Поэтому реальное отношение в паре объектов отличается от причинноследственного.

Ключевые слова: системы, причина и следствие, типы взаимодействий в природе.

Любое действие человека основано на информации об объекте, на который направлено действие, об окружающей его среде и о целях, на достижение которых направлено планируемое действие. Любая информация воплощена в виде некоторой модели, материального носителя информации. Естественное стремление к тому, чтобы наши модели как можно более адекватно отображали реальность (от этого зависит степень успешности достижения цели), привело к осознанию системности мира, в котором нам довелось жить. Понятие системы позволяет рассматривать реальность как бесконечную совокупность взаимосвязанных систем разных субстратных, пространственных и временных особенностей и масштабов.

Оказалось, что всю необходимую информацию о любой системе можно упаковать в виде всего трёх моделей: модели состава системы (перечня существенных частей системы), модели структуры системы (перечня существенных связей между её частями) и модели чёрного ящика системы (перечня существенных связей системы с окружающей её средой). Каждая из моделей, в зависимости от наших надобностей, может быть представлена в статическом варианте (отображение состояния оригинала в фиксированный момент времени, подобно фотографии) либо в варианте динамическом (отображение процесса изменения состояний оригинала со временем, подобно кинофильму).

При этом выяснилась основная особенность системной организации Вселенной - факт, что свойства системы не сводятся к сумме свойств её частей и не выводятся из их свойств. Система обладает свойствами, присущими только системе в целом, не присущими ни одной из её частей (например, ни одна из частей самолёта не летает, только самолёт летает). Такие свойства получили название эмерджентных (в статическом варианте) или синергетических (при динамическом описании). Система есть нечто большее (или меньшее), чем просто несвязанное множество её частей.

Стало очевидным, что эмерджентные свойства системы определяются не столько тем, как действует каждая часть сама по себе, сколько тем, как они взаимодействуют. Улучшение работы какой-то части вовсе не обязательно приведёт к улучшению работы системы (например, увеличение объёма производства гаек при сохранении объёма производства винтов только ухудшит экономическую эффективность предприятия, производящего болты). Для

улучшения работы системы иногда даже надо ухудшить работу какой-то части (например, убыточное производство определённого товара часто осуществляется ради поддержания спроса на комплектно сопровождающий прибыльный товар).

Таким образом, описание связей внутри и вне системы является чрезвычайно критическим этапом в построении любых моделей любых систем. Этот момент отражён в определениях трёх типов моделей присутствием термина

существенный.

Системная картина мира основана на его представлении как гигантской системы систем, а всякая информация о любой системе представляется посредством подходящей комбинации трёх её моделей - чёрного ящика, состава и структуры. Бросается в глаза, что всё сводится к описанию всего двух сущностей - объектов (систем, частей, элементов) и связей между ними. Причём и описание самого объекта сводится к описанию его свойств - особенностей его проявлений в окружающей среде при взаимодействиях с нею, т.е. опять-таки через связи объекта с другими объектами. Необходимость достигать максимальной адекватности моделей, решающая роль в этом правильности отображения связей в моделях при колоссальном разнообразии реальных связей требуют тщательного учёта различий между разными типами связей и способами отображения этих различий в моделях.

По сути, любые сведения о реальности есть информация о связях объекта рассмотрения с его окружением. Даже такое понятие, как свойство объекта, является не унарным отношением, атрибутом объекта, а свёрнутым многоместным отношением объекта с окружающей средой. Например, мы говорим, что «стекло прозрачное». Это сжато обозначает, что «если с одной стороны стекла поместить источник света, а с другой - приёмник света, то приёмник зарегистрирует прохождение световой энергии сквозь стекло», и даже можно измерить степень «прозрачности» стекла. Или мы говорим, что «этот объект зелёный». Эта фраза кратко выражает тот факт, что «при освещении данного предмета белым светом анализатор света, чувствительный к цветам, обнаружит, что данный объект отражает только зелёную спектральную линию из всего спектра частот белого света». И такое понимание «свойства» относится ко всем свойствам всех объектов. Вот почему «объяснение» объектов и в анализе, и в синтезе сводится к перечислению их свойств, т. е. к построению их моделей чёрного ящика.

Особое значение для адекватности модели приобретает конкретный смысл того, что и почему считается существенной связью при решении вопроса, включать ли её в создаваемую модель. Главная сложность моделирования реальности состоит в том, что всё в мире взаимосвязано и взаимозависимо (это один из четырёх законов диалектики). Эта особенность реальности вытекает из факта открытости всех систем (т.е. факта взаимодействия любой системы с окружающей средой). В результате любые два объекта оказываются связанными многочисленными цепочками взаимодействующих пар объектов - через множество длинных или коротких их последовательностей. При этом прямая и обратная цепочки могут различаться, что приводит к разной «силе» прямого и обратного взаимодействий между ними. Так возникает

понятие о направленных, сильных или слабых, существенных или несущественных связях.

Естественно, при моделировании реальности мы стремимся включить в её модель только то, что позволит нам успешно достигать нашу цель, т. е. существенное для нас, оставив без внимания то, что для нашей цели «несущественно», хотя и присутствует. Например, при конструировании и эксплуатации подъёмного крана учитывается вес грузов, подлежащих перемещению, вес деталей самого крана, но не учитываются силы притяжения между самими частями и грузами, хотя все они есть проявления единого закона всемирного тяготения. Просто потому, что вес тела есть сила его притяжения к Земле, масса которой на много порядков больше масс остальных деталей крана и груза. В данном случае силы взаимодействия частей с Землёй существенны, а частей между собой - нет, хотя они и существуют!

При построении моделей важно обеспечить их адекватность, т. е. содержание всей информации, необходимой для достижения нашей цели, - существенной информации. Вот тут-то и выходит на первый план вопрос о том, а какие связи (из их бесконечного множества!) существенны, а какие - нет.

В физике, строящей модели Вселенной, при попытках описать взаимодействия между физическими объектами, сфокусировали внимание на взаимодействиях между только двумя отдельными объектами. При этом понятие существенности связи между ними свелось к понятию очень сильной, причинно-следственной, связи, установление которой становилось открытием очередного закона природы. Яркими примерами служат закон Ньютона всемирного тяготения и закон Фарадея о взаимодействии двух электрических зарядов (замечательно, что оба закона имеют тождественную структуру -произведение двух сущностей, делённое на квадрат расстояния между ними, что сигналит нам о единообразии устройства природы).

Важно подчеркнуть, что понятие причины и следствия является результатом абстракции от всеобщей взаимосвязанности в природе и рассмотрения взаимодействия только между двумя сущностями. Для причины и следствия не нужны никакие третьи сущности, для них окружающая среда как бы не существует: если причина состоялась, следствие обязательно наступит; если произошло следствие, то этому обязательно предшествовала причина. Причинно-следственная связь является необходимой и достаточной для объяснения (адекватного моделирования) явления.

Однако такое упрощение, не учитывающее наличия окружающей среды, лишь приблизительно описывает реальность, в которой два рассматриваемых объекта на самом деле не только «сильно» (и односторонне!) взаимодействуют между собой, но взаимодействуют и с другими объектами. Например, следствием закона тяготения является одинаковость ускорения свободного падения тел, независимо от их массы. Но если вы одновременно отпустите пёрышко и дробинку, они полетят к земле с разными скоростями - из-за наличия атмосферы. Упрощённость «законов природы» сказывается и в том, что при ближайшем рассмотрении они оказываются не столь уж и универсальными. Например, законы Ньютона и Фарадея описывают силы взаимодействий между массами или зарядами как обратно пропорциональные квадратам расстояний между ними. При обращении этого расстояния в нуль, си-

лы должны стать бесконечными, чего в реальности не происходит. Тем не менее отыскание очень сильных, «причинно-следственных», связей - законов природы - остаётся одной из основных задач науки, поскольку установление таких законов позволяет с высокой точностью предсказывать последствия нашего вмешательства в реальность.

В реальности же нам приходится действовать и тогда, когда объекты нашего воздействия связаны не в столь сильной степени, какая отображается понятием «причина - следствие». В стремлении упростить описание мы стараемся свести его к совокупности попарных связей между всеми объектами нашего внимания. Сложность природы при этом выражается в том, что каждый объект оказывается связанным не с одним другим объектом, а ещё и с многими другими. В результате попарную связь приходится адекватно описывать и другими типами связи, нежели причинно-следственная. Можно усмотреть ещё три типа связей, отличающихся от необходимой и достаточной.

Связь может быть необходимой, но не достаточной. Примером может служить связь между жёлудем и дубом: для появления дуба жёлудь необходим, но для появления дуба нужны также соответствующие почва, влага, тепло, свет, воздух... Терминология для такой связи пока не установилась: иногда её называют «основной причиной», «системообразующим фактором», но, пожалуй, наибольшей чёткостью обладает предложенный Р. Акоффом [1] термин «продуцент - продукт».

Связь может быть достаточной, но не необходимой. Это имеет место, когда один и тот же результат может быть получен от любой из разных причин. Например, употребление водки вызывает опьянение, но опьянение может наступить и от вина или пива. Подходящим термином для такого типа связи представляется «направленная связь».

Связь может быть существенной, но не необходимой и не достаточной. Такие связи называются «стохастическими», «вероятностными», «статистическими», «ассоциативными». Например, не все курящие заболевают раком лёгких, и не все больные раком лёгких когда-нибудь курили. А ассоциативность связи проявляется в том, что процент заболевших среди курящих выше, чем среди некурящих.

Различение типов связей важно потому, что их степень существенности может быть разной, и разные типы связей требуют по-разному взаимодействовать с моделируемым объектом. Особенно наглядно это проявляется в случаях, когда одна связь ошибочно принимается за другую, например, «после значит вследствие», или когда сильная стохастическая связь принимается за причинно-следственную.

Примером такой ошибки является попытка решить проблему высокой заболеваемости туберкулёзом жителей промышленного района в Чикаго. Было установлено высокое загрязнение атмосферы выбросами из труб заводов и фабрик, сосредоточенных в этом районе, что, несомненно, отрицательно сказывалось на состоянии лёгких людей. После реализации занявшей несколько лет дорогостоящей программы сокращения выбросов, содержание сажи и вредных газов в воздухе было снижено до санитарных норм, но это практически не повлияло на заболеваемость туберкулёзом лёгких в этом районе. Оказалось, что основной причиной болезней была дешевизна жилья в непре-

стижном районе, привлекшая туда малоимущие и малокультурные семьи, которые вообще не в состоянии обеспечить себе полноценные условия для здорового образа жизни.

Другой пример принятия ассоциативной связи за причинно-следственную привёл Р. Акофф [1]. Исследование, проведённое Министерством здравоохранения США, обнаружило высокую корреляцию между потреблением табака на душу населения в двадцати одной стране и числом заболеваний раком лёгких в этих странах. Из этого было сделано заключение, что курение является причиной рака лёгких. Акофф использовал те же данные о курении в тех же странах и вычислил их корреляцию с данными о заболеваниях холерой. Она оказалась ещё более сильной, но отрицательной. Поэтому, следуя той же логике, можно считать доказанным, что курение предохраняет от холеры. Ясно, что этот вывод неверен, но и вывод о курении как причине рака столь же ошибочен.

Литература

1. Акофф Р.Л. Менеджмент в 21-м веке. Преобразование корпорации: пер. с англ. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. 417 с.