Джозеф МакДермотт - Искусство системного мышления. Необходимые знания о системах и творческом подходе к решению проблем

Если проследить историю системного мышления как способности человека обнаруживать и применять на практике принципы обратной связи, возникновения эмерджентных свойств и циклической причинности, то оказывается, что первая из известных нам систем такого рода была изобретена человеком по имени Ктесибий, который жил в Александрии в III в. до н.э. Ему приписывают много изобретений, в том числе водяные часы. Скорость движения механизма в них обеспечивается постоянством потока воды. Она стекает по плавающему конусообразному клапану. По мере увеличения уровня воды такой плавающий конус поднимается к трубе, через которую подается вода, и частично перекрывает ее. Это уменьшает поток, уровень воды понижается, и клапан опускается вместе с ней. После этого поток воды увеличивается. Клапан опять поднимается и остается на уровне, обеспечивающем постоянство потока воды. Без клапана уровень воды в цистерне водяных часов понизился бы, поток воды ослаб, и ход часов замедлился. В нерегулируемые часы воду приходилось бы доливать вручную. Часы, изобретенные Ктесибием, работают. Так что предшественник используемого в карбюраторах автомобилей поплавкового клапана был изобретен более двух тысяч лет назад для измерения времени.

Столетие спустя человек по имени Герон, также из Александрии, развил изобретение Ктесибия и создал несколько разновидностей поплавкового клапана. Вплоть до XVIII в. не было создано ни одной механической системы, использующей принцип обратной связи, которая бы не основывалась на изобретениях Герона, если не считать примитивного термостата, придуманного голландским алхимиком Дреббелем в 1605 г. Для превращения свинца в золото ему нужно было создать в тигле постоянную температуру, и он соорудил термостат, работавший точно так же, как те, что сейчас обогревают наши дома. Термостат оказался хорошим, а вот золото получить не удалось. Если бы Дреббель догадался запатентовать свое изобретение, то мог бы разбогатеть! Но он этого не сделал, и термостат был повторно «изобретен» лишь сто лет спустя.

Следующий важный шаг был сделан в области медицины и физиологии английским врачом Уильямом Харви, который открыл систему кровообращения. Он опубликовал свое открытие в 1628 г., показав, что именно сердце качает кровь, и тем опроверг господствовавшую в то время теорию, созданную еще Галеном в 170 г., согласно которой центральным органом кровеносной системы считалась печень. Сердце и кровеносные сосуды действительно образуют систему в виде замкнутого контура. Постоянные изменения и движения сердца и крови поддерживают внутреннюю стабильность организма. За прошедшее с тех пор время медицина постепенно разобралась в устройстве многих систем организма и выяснила не только то, каким образом поддерживается гомеостаз, т.е. осуществляется саморегулирование, но и то, как различные системы взаимодействуют между собой, обеспечивая слаженную работу организма. В середине 1970-х начала развиваться новая наука — психонейроиммунология. Теперь мы постепенно узнаем, каким образом взаимодействуют ум и тело, как стрессы и эмоциональные травмы увеличивают вероятность болезней, как мышление через механизм нейротрансмиттеров оказывает физиологическое воздействие на организм и как влияние лекарственных препаратов зависит от нашей веры в них, что доказывается эффектом плацебо.

Героем следующей главы истории создаваемых человеком систем стал Джеймс Уатт, родившийся в 1736 г. Он сделал два изобретения, увеличившие мощность уже существовавших тогда паровых двигателей. Во-первых, сконструировал конденсор, предотвращавший потерю пара в цилиндрах. Во-вторых, и это для нас самое важное, в 1788 г. он изобрел центробежный регулятор — революционное устройство обратной связи, автоматически регулировавшее скорость двигателя. С помощью этого устройства у машиниста появилась возможность контролировать плавность хода машины.

Регулирование частоты вращения осуществлялось двумя сбалансированными на одной оси свинцовыми шарами, вращающимися синхронно с валом машины и соединенными с дроссельной заслонкой, перекрывающей проходное сечение парового патрубка. При увеличении частоты вращения центробежные силы вращающихся шаров поднимали с помощью тяг муфту, соединенную с заслонкой, уменьшая проходное сечение паропровода и скорость вращения двигателя.

Механизмы обратной связи обеспечили лучшее управление энергоустановками, и это ускорило ход промышленной революции. Обратная связь позволяет обеспечить саморегулирование. Машина, конструкция которой включает механизм обратной связи, использует результат собственной работы для регулирования входных параметров, а это и есть базовая концепция автоматизации. Автоматическое устройство самоуправляемо! Все, что работает «автоматически», использует обратную связь.