Парадигма эксформатики. Моделирование самопрограммирующихся и интеллектуальных систем

В современной науке рассматриваются системы, называемые информационными. В информатике под информацией понимается количественная мера, выражаемая в битах (байтах), но ценность информации в байтах выразить невозможно.

Например, слово «старт», имеющее определённое значение, имеет размер 5 байт, такой же, как и не имеющая никакого значения последовательность знаков «ааааа» (если, конечно, такое сочетание символов не является частью специального кода).

Система может быть неявной, распределённой, фоновой: не иметь границ, не иметь полного воплощения, не иметь конкретной и определённой компактной формы ни физической, ни нематериальной (информационной) и, тем не менее, реально существовать.

Пример. Рассмотрим такую систему, как русский язык. Представим книгу, написанную на русском языке. Книга, состоящая из обложки, листов бумаги и отпечатанных типографских знаков – объект физический и материальный. Текст, написанный на русском языке, сообщающий некоторые сведения читателю, – система нематериальная (информационная), но реальная, он имеет конкретный объём и определённую форму. При повторном издании, если автор не внесёт изменений и дополнений, он будет тем же самым. В книгах одного тиража он абсолютно идентичен, знак в знак. Но система, которую можно назвать «русский язык», не имеет определённого конкретного воплощения. В самом деле, что такое русский язык? Можно говорить по-русски, думать, писать, читать, издать словарь русского языка, который никогда не будет полным и исчерпывающим, или книги по грамматике и синтаксису русского языка, которые никогда не будут без исключений, исследовать, изучать язык, но сам язык существует как система везде и нигде: это – фоновая система, совокупность закономерностей, правил.

Структура может быть алгоритмом или последовательностью, в частности последовательностью во времени. События могут быть структурированы (причинно-следственный комплекс, последовательность, история и т.д.). Изменяющаяся во времени система или система, какой-либо параметр которой может быть выражен в единицах времени, – система динамическая. Структурные изменения системы при воспроизводстве называют эволюцией. Изменённую систему можно назвать дочерней системой.

Таким образом, в рамках этой концепции подсистемой понимается структура, имеющая соответствие составляющих её частей и имеющая соответствие относительно иных структур.

Сравните это определение с распространённым, но более ограниченным, определением системы: «Система – это совокупность элементов, связанных общей функцией» (Жерарден М. «Бионика», М, Мир, 1971), а также с понятием «открытая система».

Каждая система уникальна, она существует в мироздании в единственном числе. Каждая уникальная система имеет множественность воплощения в объектах (экземплярах системы).

Эта дефиниция понятия система неявно включает в себя постулат множественности разнообразных систем в мироздании и их относительность.

Пример 1. Если мы рассмотрим несколько объектов абсолютно идентичных, например, автомобилей, сходящих с конвейера, – мы наблюдаем не множество одинаковых систем. В данном случае существует единственная уникальная конструкция (система) автомобиля, представленная во множестве изделий (объектов, экземпляров) с различными серийными номерами. Эта система будет в чём-то отличаться от других систем, а в чём-то быть сходной с иными системами – конструкциями, разработанными другими производителями, и своими собственными конструктивными модификациями.

Пример 2. Любая подпрограмма (процедура или функция) алгоритмической компьютерной программы может вызываться многократно, уникальная подпрограмма имеет множественность исполнения (воплощения).

Каждый экземпляр системы имеет неструктурные параметры, элементы, феномены. Он может быть несовершенным и не идеальным, иметь пороки, стареть и деградировать. Неструктурные элементы могут привести к исчезновению, гибели объекта. Кроме того, неструктурные элементы определяют индивидуальные особенности объекта.

2. Структурные и системные иерархии

Каждый элемент структуры, в том числе свойство, функция или параметр, может быть структурой: субсистемой, модулем, фоновой структурой, сложным свойством, интегральной функцией, комплексным параметром и т.д.. Кроме общих понятий «субсистема» и «модуль» существуют множество специальных терминов, например: орган или система (система кровообращения, иммунная система и т.п.) в биологических организмах; агрегат или сборочный узел в техническом устройстве; модуль, процедура или функция в компьютерной программе; подразделение в организационной структуре; партия в опере; регистр в бухгалтерской документации; операционный день в банке; глава в книге и т. д.

Система может иметь многоуровневую структуру – иерархическую структуру, то есть каждый элемент, модуль или каждая часть (компонент) системы может включать в себя субсистемы (компоненты) ещё более низкого уровня.

Иерархические структуры могут быть самыми различными.

Например, любая техническая система (двигатель внутреннего сгорания, телевизор, холодильник и т.п.) состоит из блоков, узлов, модулей, каждый из которых в свою очередь состоит из модулей или деталей, которые в свою очередь тоже могут иметь внутренние структуры и т. д. Иерархические структуры могут быть нематериальными, например, компьютерные программные системы имеют модульную структуру.

Структурная иерархия – иерархия соответствий входящих в неё составляющих. Соответствие означает сходство или подобие отдельныхэлементов структурных составляющих системы, то есть структурных элементов (компонентов) второго уровня иерархии или параллельных структур.

Пример. Рассмотрим пару винт – гайка. Для того, чтобы они составляли систему необходимо соответствие деталей – винта и гайки, а именно соответствие присоединительных размеров резьбы, а также свойств материалов из которых изготовлены винт и гайка. Профили наружной и внутренней резьбы должны быть подобны для того, чтобы обеспечить сборку, но не тождественны: одна из них – наружная, другая – внутренняя. Кроме того, необходим зазор, чтобы компенсировать неизбежные погрешности изготовления, деформацию и обеспечить приемлемое усилие при соединении или разъединении этих деталей. Материал этой пары должен соответствовать данной системе крепления, например, сталь-сталь или полимер-полимер.

Любая система является элементом (компонентом, составляющей частью) другой системы (такую систему будем называть системой более высокого уровня). Это следует из природы систем: каждая система имеет не только структуру, но и имеет присущие ей характеристики по отношению к иным структурам, – всегда может рассматриваться как субстанция в силу своей системной целостности, а, значит, всегда должны быть эти «внешние» структуры. По отношению к «внешней» структуре система может быть только структурной частью и может рассматриваться только как субстанция, как целое.

Например, Солнечная система является частью Галактики, а любой растительный организм частью экосистемы. Структуры разного уровня могут иметь различную природу. Структурная часть каждого уровня структурной иерархии может рассматриваться как система.

Отношение структурных составляющих различных уровней представляют собой структурную иерархию, и она может быть продолжена как «вверх», так и «вниз».

Пример 1. Автомобиль является частью транспортной системы города, которая является частью инфраструктуры города, и эту иерархическую последовательность можно продолжить далее «вверх» до ноосферы.

Пример 2. Существует интеллектуальная восходящая иерархия человеческого общества. Каждый человек имеет не только личность, индивидуальный интеллект (в соответствии с теософской терминологией – душу), но является одновременно персоной (носителем духовного, коллективного бессознательного и т.п., которые составляют часть его внутреннего мира), частью различных интеллектуальных структур высшего уровня, например, носителем культурных традиций, идеологии и различных идей, общественного мнения, группового и семейного менталитета, классового, национального и государственного сознания, участником межличностных отношений и т.д., то есть является составным элементом коллективного разума и общественного сознания.

Структурные части могут быть неявными, фоновыми. Также, структура системы, являющейся структурной частью системы более высокого иерархического уровня, может быть фоновой.

Системы представляют системные иерархии. Например, карбюраторные двигатели и дизельные двигатели относятся к двигателям внутреннего сгорания.

Также существуют иерархии фоновых систем. Например, русский язык относится к славянским языкам, английский – к германским, славянские и германские языки – к индо-европейской языковой семье.

Системная иерархия – это иерархия сходства систем. Сходные системы – системы, имеющие неполное подобие, похожие, сходные, аналогичные (каждая из них может рассматриваться как аналог другой, а система, расположенная в этой иерархии на одну ступеньку выше рассматриваемой системы и являющаяся ближайшим аналогом, – как её прототип).

Так как каждый экземпляр системы (объект) имеет неструктурные параметры, элементы, феномены, может быть несовершенным, не идеальным или иметь индивидуальные отличия, то все объекты, представляющие систему, в большей или меньшей степени отличны. Но при этом экземпляры являются одной и той же субстанцией в отношении иных систем и имеют идентичную структуру. Если же мы рассматриваем различные системы, а не различные экземпляры одной и той же системы, то можно говорить о системном отличии.

Системные отличия – отличия характеристик систем по отношению к иным структурам и/или отличия в структуре систем. В частности системы могут иметь идентичные характеристики в отношении иных структур, но различные внутренние структуры. В технике это называют взаимозаменяемостью модулей, например, два винчестера различных производителей могут иметь одинаковые технические характеристики, но при этом иметь различия в конструкции. Конструктивная схема компьютера предусматривает такую взаимозаменяемость, и это называется открытой архитектурой.

В патентоведении понятию системное отличие соответствует термин существенное отличие (нормативный термин, принятый в России).

Как уже говорилось, каждая уникальная система имеет множественность воплощения в объектах. Рассматриваемые здесь системные иерархии расширяют это определение:

каждая уникальная система имеет множественность воплощения в объектах или в системах более низкого иерархического уровня.

Система имеет воплощение в объектах, экземплярах одной системы (отличия между ними «несущественны»), но также система может иметь воплощение в других, «производных», «дочерних» системах, «потомках» (отличия между ними существенны, это – системные отличия). Одна система может быть моделью или отражением другой.

Замечание: слова «производные», «дочерние», «потомки» здесь в тексте даны в кавычках, потому что здесь не идёт речь о каком-либо эволюционном динамическом процессе, протекающем во времени.

Подводя итог всему изложенному выше можно сказать, что соответствие свидетельствует о существовании структуры и структурной иерархии, а сходство – о существовании системной иерархии и воплощений. При этом соответствие, как было показано выше, может рассматриваться как подобие, но на другом иерархическом или параллельном уровне.

Сходство не означает идентичности и тождественности, – при этом всегда существует отличие. Полное подобие, тождественность возможны между объектами одной системы.

Замечание 1. В этой работе слова сходный, похожий и аналогичный употребляются как синонимы. Слова «подобный» и «подобие» часто употребляются в значении «имеющий сходство» и «неполное подобие», то есть сходство, – это отличается от нормативной лексики, применяющейся в авторском праве.

Замечание 2. В этой работе в отношении структурных иерархий выражение «нижний уровень» означает субсистемы, в отношении системных иерархий «нижний уровень» означает «дочерние», «производные» системы и наоборот.

3. Параллельные (автономные) системы и относительность

Каждая система обособлена в системном смысле. Это означает, как было уже описано выше, следующее.

Каждая система уникальна, она может рассматриваться по отношению к иным, «внешним» структурам как субстанция без исследования или анализа её внутренней структуры. Каждая система имеет присущую ей структуру. Различные системы имеют сходство. Существуют системные и структурные иерархии, а также соответствие структурных частей в каждой системе.

Но к этому необходимо добавить, что любая система и её структурные составляющие относятся параллельно к различным системным и структурным иерархиям, а их восприятие и исследование относительно. Таким образом, каждая реальная система существует как многоплановые, «многомерные», параллельные воплощения (автономные воплощения), как наложение, «пересечение», совмещение различных систем, относящихся к различным системным иерархиям, и может быть исследована в различных аспектах. Системная иерархия может существовать на фоне другой или быть фоновой.

Именно различия, неполное подобие систем свидетельствует о параллельном наложении различных системных иерархий. Различные системы, имеющие воплощения в рассматриваемой системе – системы параллельные. Параллельные системы также имеют сходство в той или иной степени. Параллельные системы относительны, а любое воплощение «относится» к определённым системам более высокого уровня. Кроме того, при наблюдении и исследовании параллельных миров всегда присутствует исследователь, и его восприятие тоже относительно. Относительность восприятия означает, что каждое наблюдение существует в рамках определённой, уникальной системы наблюдения. Каждая система наблюдения не единственна, всегда существует множество других «точек зрения».

Пример. Рассмотрим в качестве примера силовой агрегат автомобиля. Он относится к системной иерархии двигателей (понятие «двигатель» – вершина, самый верхний уровень, системной иерархии двигателей). Он может быть или карбюраторным, или дизельным двигателем внутреннего сгорания. Различия в этих системах двигателей существуют в связи с использованием различных систем подготовки, впрыска и сжигания топливно-воздушной смеси (система подготовки топливно-воздушной смеси – структурная часть системы двигателя). Сходство – в связи со сжиганием топливно-воздушной смеси внутри рабочего цилиндра.

Представление о параллельных системах расширяет представление о системных иерархиях и является понятием более широким, так как параллельные системы могут относиться, а могут и не относиться к общей системной иерархии.

Термин параллельный можно было бы также объяснить, как синоним слова одновременный в некотором (частном) смысле, но, как будет показано ниже, системы в общем виде существуют вне времени, да и существующие во времени системы могут существовать на различных уровнях, «масштабах», «темпах» и других описательных отличий самого «времени». Поэтому применение термина «одновременный» было бы некорректным. Хотя термин «параллельный» также не будет корректным, если понимать параллельность в «геометрическом» смысле, мы здесь будем считать, что «параллельность» не имеет никакого отношения к пространственным понятиям.

Понятие «параллельный» в контексте этой работы обозначает также «независимость», автономность, обособленность. Но когда мы говорим об обособленности, то неявно подразумевается, что «обособиться» можно от чего-то «иного». Понятие параллельности дополняет понятие обособленности при постулировании автономного существовании множества систем. В этой работе термин «параллельный» также применяется в значении «неиерархический», «многоплановый», «относительный» и «относящийся к иной иерархии».

Структурные компоненты нижних уровней системы могут относиться параллельно к различным структурам более высокого уровня (например, быть многофункциональными, «многоцелевыми»). Многофункциональность, многоплановость, многосторонность элемента структуры (его относительность) означает наложение различных структур, которые являются параллельными структурами. То же можно сказать о любой системе как субстанции: система может быть многофункциональной, многоплановой, проявлять многосторонние свойства относительно других, «внешних» систем. Она может быть областью наложения параллельных структур.

Пример. В научных моделях система (в частности явление) часто рассматривается параллельно в различных аспектах, как расположенная на уровнях различных иерархий, то есть как структурная часть различных систем. Например, в психологии какое-либо явление может рассматриваться на социальном, психологическом, экзистенциальном или физиологическом уровне (иными словами в социальном, психологическом, экзистенциальном и физиологическом аспектах). При социально-политических исследованиях могут рассматриваться социальные, политические, экономические, финансовые аспекты проблемы.