Отношение между моделью и объектом в кибернетических системах

Прежде всего следует отметить, что в кибернетике метод моделирования приобретает еще более общий, чем в математическом моделировании, характер.186 Рамки его применения расширяются, он проникает в области, которые до этого многие философы и естествоиспытатели, опасавшиеся возрождения механицизма, считали запретными для моделирования, т. е. в области биологических и социологических систем и процессов. С другой стороны, обобщение метода моделирования в кибернетике проявляется и в том, что она отвлекается не только от различной природы элементов, образующих кибернетические системы, но и от тех конкретных способов, какими эти элементы связаны друг с другом, следовательно, от специфики частных закономерностей этих систем. Кибернетика отвлекается, например, от того, каким конкретным способом осуществляется передача информации, каковы особенности материальных средств, используемых для этого, каковы энергетические характеристики этих средств и т. л. Она фиксирует свое внимание на общих законах функционирования управляющих и самоорганизующихся систем независимо от того, являются ли они техническими устройствами (машинами), созданными человеком, живыми организмами или человеческими обществами.

Такой функциональный подход к изучению управляющих систем вытекает из особенностей кибернетики как науки и уровня ее абстракций. Разумеется, это не исключает необходимости других, более содержательных методов, учитывающих специфику конкретных объектов и законов, присущих конкретным формам движения материи, равно как не запрещает и в рамках кибернетики проникновение во внутреннюю сущность, т. е. во внутреннюю структуру, изучаемых систем.

Кибернетические модели с гносеологической точки зрения распадаются на две группы: материальные и идеальные, и в этом отношении они не отличаются от других моделей. Материальные кибернетические модели, которые здесь нас будут преимущественно интересовать, относятся к. подклассу моделей, воспроизводящих изучаемый предмет в элементах иной физической природы, обладая, однако, специфическими особенностями кибернетических систем. Кибернетику интересуют закономерности поведения достаточно сложных систем, способных поддерживать устойчивые, оптимальные взаимоотношения с окружающей средой. Сравнительно недавно установлено существование таких общих законов подобного поведения, или, иначе, законов управления, так же объективно присущих^ природ^ дви

жения или какой-либо иной формы материального движения или же общие законы многих форм движения, форм изменения.

Однако ценность кибернетического моделирования состоит не только в реализации функционального подхода и в прогнозировании поведения и функционирования моделируемого объекта на основании его изучения в модели. Подобные задачи, которые ставятся и- решаются в кибернетике, и в частности в кибернетическом модельном эксперименте, имеют огромное теоретическое, практическое и народнохозяйственное значение. Но ограничение исключительно таким функциональным подходом было бы неоправданным сужением познавательного значения кибернетики в целом и экспериментального изучения ее моделей. Другими словами, абсолютное исключение из поля зрения проблемы связи функций со структурами, обспечивающими данные функции, своеобразный отрыв функций от структур, "чрезмерная абсолютизация функциональных особенностей моделей были бы источником ошибочного одностороннего понимания познавательного значения кибернетики.

Г. Клаус совершенно правильно указывает на то, что при оценке кибернетического моделирования чрезвычайно важно правильно, т. е. диалектически, решить проблему о единстве структуры и функции. «Следует прежде всего различать... модель определенного поведения какой-либо вещи и модель ее структуры. Структура и поведение (или функция) образуют диалектическое единство».187 ?

-^Модель может считаться удачной по меньшей мере лишь при двух условиях: а) если она демонстрирует поведение, подобное поведению оригинай^, т. е. если она выполняет аналогичные функции, и б) если на основе изучения поведения и структуры этой модели можно обнаружить новые, неизвестные до сих пор особенности или свойства оригинала, не содержавшиеся в явном виде в исходном фактическом материале.188 ?

Возникает вопрос, возможно ли это? Или, другими словами," возможно ли, изучая кибернетическую модель, подвергая экспериментальному исследованию поведение такой модели, получить какие-нибудь данные или сделать какие-нибудь новые выводы о сущности (структуре) интересующего нас объекта из того факта, что структура модели, обеспечивающая ее поведение, нам известна. Можно ли из поведения модели извлечь сведения о структуре объекта?

На этот счет существует два мнения. Согласно одному из них, аналогия на уровне функции равносильна аналогии на уровне структур, следовательно, изучение поведения модели с определенной структурой автоматически приводит к раскрытию структуры объекта, ибо никакой другой структуры, кроме структуры поведения вообще, не существует. С этой точки зрения, например, изучая поведение кибернетических моделей, можно полностью объяснить сущность высшей нервной деятельности и соответствующих процессов в головном мозгу. Это точка зрения бихевиоризма или близкая к нему.

Другое мнение полностью противоположно первому. Согласно ему, функциональная модель принципиально не сможет никогда ничего сказать о структуре объекта. Одним из аргументов в пользу этой точки зрения является соображение о том, что одна и та же функция может быть осуществлена бесконечным множеством способов и поэтому не существует однозначного соответствия между функцией и какой-нибудь структурой.

Оба мнения представляют собой метафизически односторонние крайности, не учитывающие единства структуры и функции, их органической связи друг с другом. Структура и функция являются диалектическими противоположностями, их нельзя ни отождествлять, ни отрывать друг от друга.

Первая точка зрения неверна потому, что она основывается на одностороннем отождествлении функции и структуры. Возможность построения модели какой-нибудь функции и успешная работа такой модели на практике, в эксперименте еще не являются доказательством того, что объект обладает точно такой же структурой, как у модели, и, наоборот, построение хорошей модели структуры объекта тоже не дает полной уверенности в том, что такая модель будет выполнять все функции оригинала, в силу того, что модель является более простой системой. Однако если принять во внимание характер упрощения, при котором сохраняется изоморфизм основных отношений, то следует ожидать, что хорошо смоделированная структура будет выполнять соответствующие функции. Отсюда следует, что безоговорочное отождествление во всех отношениях кибернетической машины, моделирующей мозг, с самим мозгом на основании сходства функций было бы ошибочным.189 Вторая точка зрения основана на полном отрыве функций от структур и в философском отношении является идеалистической. Этот взгляд довольно последовательно проведеш В КНИГЄ; П. Косса, который стремится показать, что кибернетическая машина, т.

Вопрос о значении модельного эксперимента в кибернетике и, следовательно, вопрос об отношении кибернетической модели к изучаемому объекту связаны с правильным решением проблемы о соотношении структуры и функции. Не пытаясь в настоящей работе осветить эту проблему в полном объеме, хотя бы даже в рамках кибернетики, мы выделим для нашей специальной цели лишь один ее аспект.

Экспериментальное изучение поведения кибернетических моделей разноіі степени сложности имеет ценность не только с точки зрения выяснения связи функций со структурой модели, но и с точки зрения проникновения в структуру моделируемого объекта.

Разумеется, большой научный и практический интерес представляет проблема, какими средствами и каким конкретным способом реализовать выполнение машиной (моделью) тех или иных функций, заменяющих, скажем, соответствующие умственные функции человека (например, решение задач, поиск оптимальных условий, управление сложными системами и т. п.). На этом пути возникает целый ряд технических или специфических научных проблем, связанных с небходимостью улучшить конструктивные особенности модели — ее гибкость, надежность, экономичность и другие показатели кибернетической техники. При решении этой проблемы нет необходимости стремиться к воспроизведению в модели всех конструктивных деталей оригинала. Более того, желательно создать такую структуру, которая была бы лишена недостатков, присущих ее природному прототипу, и выполняла бы соответствующие функции лучше, быстрее, точнее, чем оригинал. Например, цифровые электронные вычислительные машины при достаточной гибкости выполняют вычислительные операции с быстротой и точностью, намного превосходящей соответствующие возможности человека.

из

в. А. Штофф

Но, с другой стороны, не меньший теоретический интерес представляет проблема изучения структуры модели, выполняю- щей функции, аналогичные функциям оригинала, для суждения о структурных особенностях оригинала, для более глубокого познания сущности процессов, лежащих в основе поведения моделируемого объекта. Несмотря на отсутствие однозначной зависимости функций от структур и жесткой связи между ними, все же известная взаимосвязь между ними имеется. Например, наличие каналов обратной связи, по. которым циркулирует информация, является необходимым структурным условием всех систем, выполняющих функции саморегулирования. Поэтому экспериментальное изучение кибернетических моделей позволяет сделать некоторые выводы о характере обратных связей в моделируемых системах самого различного типа.

На эту сторону кибернетического эксперимента обратили внимание акад. С. JI. Соболев и проф. А. А. Ляпунов, рассматривая моделирование биологических процессов (например, поведения животных в устройствах типа электронных «черепах»). Они отметили, что «оно позволяет проверить степень полноты описания изучаемого явления. Если описание явления составлено п приведено к форме алгоритма и этот алгоритм запрограммирован и вложен в машину, то мы получаем возможность, экспериментируя с этой машиной, выяснить, как должно вести себя животное при тех или иных условиях».192

Существует связь между структурой и функцией (поведением) в определенном диапазоне возможностей. При аналогичности функций модели и объекта, зная структуру модели, можно относительно структуры оригинала делать выводы различной степени достоверности. В тех случаях, когда речь идет о таких структурных особенностях, которые определяются законами управления и поэтому являются необходимыми для обеспечения функционирования любых кибернетических систем, выводы должны обладать максимальной достоверностью. Это такие структурные элементы, как каналы обратной связи, устройства, воспринимающие, перерабатывающие и хранящие информацию, и т. п. Примером таких выводов может служить заключение, сделанное на основе экспериментального изучения кибернетических моделей, о том, что для обеспечения приспособительной эволюции необходимы две линии СВІЯЗИ между биогеоценозом и популяцией: прямой, передающей управляющие сигналы от биогеоценоза к популяции, и обратной, передающей в биогеоценоз информацию о действительном состоянии популяций.193 Выводы же, касающиеся конструктивных особенностей, струк- : туры, материала, природы самих этих элементов, не имеют при- нудительного характера, отличаясь определенной степенью вероятности, например выводы о дискретном характере генетической информации (подтвержденные биохимическими исследованиями роли нуклеиновых кислот как носителей наследственной информации) или о характере передачи и преобразования информации в нервных путях по принципу «все или ничего» и т. п.

Наконец, могут быть получены выводы, противоречащие законам управления (не говоря уже о других законах природы), которые позволяют судить о невозможности того или иного явления (отрицательные выводы). Из основных принципов кибернетики, в частности, следует, что получение какой-либо информации невозможно без наличия сигнала вполне определенной физической, материальной природы. И всякие явления, о которых говорят как о существующих, но которые не отвечают принципу материальной природы сигнала, несущего информацию, невозможны, как невозможны вечные двигатели в силу несовместимости их с законом сохранения энергии. В этом отношении кибернетические модели могли бы служить важным экспериментальным средством исследования телепатии, которая в своих далеко идущих гипотезах вступает в противоречие с законами природы, с законами управления, с принципами теории информации.

Все это говорит о том значении, которое приобретают кибернетические модели для экспериментального исследования объектов разнообразной физической природы. Хотя сходство кибернетических моделей с соответствующими объектами устанавливается более сложными путями и хотя при проведении аналогии между моделью и объектом необходимо учитывать проблему о диалектическом соотношении структуры и функций, избегая всякого упрощенчества, тем не менее кибернетическое моделирование является не только важным средством экспериментального исследования, позволяющим преодолеть некоторые ограниченные возможности обычных экспериментов, но и в известном смысле универсальным средством. Кибернетическое моделирование в рамках своих возможностей, определяемых общим характером законов управления, проникает в разнообразные сферы действительности и является специфической формой экспериментальной практики не только в технической, но и в биологической и социальной науках.