Сегрегациогенез и его последствия

Термин сегрегациогенез , как и термин синтезоге­нез, принадлежит К. М. Завадскому. Его смысл сво­дится к тому, что в процессе развития биологических

особей идет не только их усложнение путем объеди-нения более простых организмов в более сложные, но и процесс дифференциации функций, выполняе­мых отдельными подсистемами, и ведущий затем к изменению структуры этих подсистем для лучшего осуществления своих специфических функций. Про­гресс требует отказа от универсальности, однотипно­сти. Универсальный элемент делает все одинаково плохо. Если пища на торе в примере, рассмотренном в предыдущем параграфе, всегда расположена так, что для обхода клеток с пищей нужен ход шахмат­ным конем, то имеет смысл, чтобы специфическая функция автомата позволяла бы ему прямо выпол­нять это движение в течение одного такта. Но если пища расположена иным образом, то подобное дейст­вие и не нужно.

Коллизия между универсальностью и специфич­ностью, между однородностью и разнородностью есть явление всеобщее, встречающееся всюду. Биоценозы и техноценозы также демонстрируют эту кол­лизию.

Количество рабочих пчел в улье может колебать­ся в довольно широких пределах, и они образуют подсистему, способную прожить самостоятельно, но самка пчелиного улья должна быть всегда одной единственной, и она быстро погибнет, если лишить ее рабочих пчел. Дифференциация здесь зашла уже весьма далеко, и отдельные подсистемы перестали уже быть способными к автономному функциониро­ванию вне той системы, в состав которой они входят.

Однако польза от появления подобных подсистем очевидна. Мы уже говорили в гл. 3 о пользе разно­родности в коллективе автоматов. Ранги рефлексии, уровни пессимизма—оптимизма были первыми по­казателями различий, намечавшихся в подсистемах, которые позволяли неоднородному коллективу более успешно решать стоящую перед ним задачу, чем од­нородному коллективу. Правда, любой из автоматов такого коллектива мог бы функционировать и в оди­ночку. Но это просто означает, что специализация еще не дошла до того рубежа, за которым самостоя­тельное существование отдельной подсистемы стано­вится невозможным. Однако специализация — непре­менный спутник прогресса, ибо только с ее помощью

185

 

можно уменьшать затраты времени на дости­жение тех или иных целей, стоящих перед ор­ганизмом.

В качестве иллюстрации сказанного рассмотрим, например, эволюцию в области ЭВМ. На первом эта­пе каждая вычислительная машина представляла собой некоторое единое и неделимое целое. Ее про­цессор, память, устройства обмена с внешним миром и управляющая система находились в столь жестких связях, что не могли не только функционировать, но и анализироваться отдельно друг от друга. Все про­цессы в ЭВМ протекали строго последовательно под контролем центрального устройства управления. Та­кую ЭВМ мы можем уподобить некоторой «клетке» в мире вычислительной техники.

Как же происходила эволюция ЭВМ в последую­щие годы? Один путь был связан с усложнением структуры ЭВМ, введением в ее состав новых подси­стем, обеспечивающих для нее возможность выполне­ния новых функций*) (например, графопостроите­лей, которые сделали возможным выводить из ЭВМ не только текстовую, но и графическую информацию, или появление в составе ЭВМ датчиков случайных чисел, позволяющих использовать при решении задач методы, опирающиеся на случайные распределения). Эти подсистемы, увеличивая сложность «клетки», не меняли принципиально условий ее существования. Но это усложнение вело к усложнению управляющей системы, на плечи которой падало все больше задач. И наступил момент, когда операционные системы ЭВМ (а именно они, как правило, выполняют роль центрального блока управления всеми процессами, протекающими в ЭВМ) стали самым узким местом. Появились грозные признаки того, что усложнение структуры ЭВМ приведет в тупик. Все чаще и чаще возникали ситуации, которые специалисты по опера­ционным системам называют дедлоками (ловуш­ками). Это такие состояния, когда требования раз­личных процессов, протекающих в машине, предъяв­ляют к операционной системе разноречивые требова­ния, и она не знает, что ей делать.

*) Эти подсистемы могут быть реализованы и в виде про­грамм.

186

Стало ясно, что при централизованном управле­нии дальнейшее усложнение структуры ЭВМ и улуч­шение ее функционирования уже невозможно.

Переход к комплексированию ЭВМ был тем сле­дующим шагом в эволюции, который надо было не­избежно сделать. Синтезогенез сработал. Вместо «одноклеточного» вычислительного устройства появи­лись «многоклеточные». Эти образования могли иметь различную структуру. На рис. 6.4 показаны некоторые типы структур комплексов ЭВМ. На рис. 6.4, а приведена структура с центральной ЭВМ 1, которая выполняет роль центрального управляю­щего устройства для ЭВМ 2, 3, 4, на рис. 6.4,6 мы видим смешанную структуру, а на рис. 6.4, в — де­централизованную, в которой все ЭВМ равноправны. Важно отметить, что даже в централизованной струк­туре возникает некоторая децентрализация. Цент­ральная ЭВМ не все время ведет процессы в подчи­ненных ей машинах. Она лишь инициирует в них начало некоторых процессов, синхронизует протекаю­щие процессы между собой и производит обмен ин­формацией между процессами. А в остальном маши­ны, входящие в систему, действуют самостоятельно. И это направление эволюции подтверждает правильность отказа от пути йогов, о котором говорилось в гл. 5.

187

 

Интересно отметить, что децентрализованная структура, показанная на рис. 6.4,в, демонстрирует возможность введения в структуру «организма» не­специфического централизованного управления. По­казанный на этом рисунке пунктиром блок синхро­низации К. может по специальной кольцевой шине передавать сигнал одновременно всем ЭВМ, образую­щим систему. Это может быть, например, сигнал пре­рывания всех вычислений для приема новой внешней информации, или для повторения вычислений, или для тестовой проверки. Но такой центральный уп­равляющий блок может и отсутствовать. Тогда син­хронизация работы децентрализованной системы бу­дет осуществляться по типу кольца стрелков, о чем было рассказано в гл. 5.

Кроме этого основного пути эволюции ЭВМ при­близительно в те же годы развивался и еще один путь — создание ЭВМ на основе однородных клеточ­ных структур, о которых мы также говорили в гл. 5. Этот путь был связан с идеей синтезогенеза в чистом виде. Предполагалось, что однородность и универ­сальность отдельных подсистем (автоматов, находя­щихся в клетках однородной структуры с потенци­ально однотипными связями между ними) позволят улучшить характеристики ЭВМ. Однако этого не произошло. Ибо сегрегациогенез оказался куда более эффективным в отношении этих характеристик.

И следующий шаг в эволюции ЭВМ — комплексирование не однотипных, а узкоспециализированных подсистем, причем для каждой из них четко опреде­лены те функции, которые она реализует. Сначала это привело к структурам того же типа, что и пока­занные на рис. 6.4. Отличие состояло лишь в том, что ЭВМ, входящие в систему, стали специализиро­ванными. Например, они могли быть специально со­зданы для обработки символьной информации, рабо­ты с матрицами, предварительной обработки и преобразования сигналов, поступающих от объекта управления, и т. п. Но при этом, как в автоматных моделях с рефлексией или уровнями пессимизма — оптимизма, все такие ЭВМ могли действовать и вне системы, автономно.

При дальнейшем сегрегациогенезе это свойство исчезло. Дифференциация коснулась даже той исход­ной ячейки — ЭВМ, которую мы уподобили клетке,

188

Ее составляющие как бы обрели самостоятельность, и возникла структура, показанная на рис. 6.5. Про­цессоры, блоки памяти, блоки обмена и управляю­щие блоки как бы плавают в некоторой вычислитель­ной среде. Их объединение в структуру происходит динамически, управляющие блоки, получив задание, ищут исполнителей, свободных от работы, и органи­зуют процесс. На рис. 6.5 показан такой момент, когда управляющий блок У1 объединил для решения задачи два процессора П1 и П4, один блок памяти 3₂ и три блока обмена O₁, О₃ и О₅. Одновременно управляющий блок У2 организовал другой процесс, объединив для этого в структуру процессор Пз , за­поминающее устройство 3₁ и обменное устройство O₁. Задачи управляющие блоки получают из внешней среды. Из той же среды обменные устройства полу­чают исходную информацию. Результаты решения также возвращаются во внешнюю среду. После окон­чания решения задачи структуры «рассыпаются».

В этой структуре сегрегациогенез зашел настолько далеко, что отдельные подсистемы автономно не могут существовать. Лишь объединившись в струк­туру, где обязательно наличие одного управляющего блока и хотя бы одного обменного устройства, свя­занного с процессорами или запоминающими устрой­ствами, наш «организм» сможет функционировать. Способность образовывать структуры под задачи

189

 

демонстрирует его адаптационные возможности, а специализация отдельных подсистем позволяет реа­лизовать связанные с ними функции параллельно и максимально быстро.

Анализируя прогресс в эволюции, К. М. Завад­ский предложил следующую наглядную схему, пока­занную на рис. 6.6. Есть как бы три возможности в эволюционном развитии биологических организмов. При первом из них арогенезе идет расширение адап­тационных возможностей организма. Он как бы рас­ширяет набор сред, в которых он будет выживать и давать потомство. Этот процесс может идти либо за счет синтезогенеза (как в нашей модели эволюции на тороидальной поверхности), либо за счет сегрега-циогенеза (как, например, в вычислительной среде, дающей возможность решать любые задачи, для ко­торых у системы хватает ресурсов). Заметим, что при наличии тех же ресурсов в рамках единой си­стемы типа, показанной на рис. 6.4, а, не удалось бы, например, организовать одновременное протека­ние двух процессов, показанных на рис. 6.5.

Если арогенез есть расширение адаптационных возможностей системы, то аллогенез есть смена неко­торых функций, реализуемых организмом, на новые, экологически равноценные. Другими словами, при аллогенезе происходит как бы смена одной экологи­ческой ниши на другую, более выгодную для выжи­ваемости организма. Такое явление можно наблю­дать не только в биологии, но и в технике. В эпоху клавишных вычислителей, предшествующую появле-

190

нию ЭВМ, они использовались в основном в научных расчетных бюро. ЭВМ вытеснили их оттуда, но они нашли свою экологическую нишу в бюро технико-экономических расчетов, которым невыгодно пользо­ваться услугами ЭВМ. Самолеты в свое время вы­теснили дирижабли, но похоже, что горячие поклон­ники дирижаблей нашли для них новую подходящую нишу в современном техноценозе, и в ближайшее время мы, возможно, вновь увидим в небе их непо­вторимые силуэты.

Наконец, телогенез — это как бы обратная сторо­на арогенеза. При телогенезе происходит очень глу­бокая адаптация к заданному состоянию экологиче­ской среды, которая достигается глубокой специали­зацией организма. Примеры телогенеза в технических системах очевидны. Практически все узкоспециализи­рованные системы могут рассматриваться с этой точ­ки зрения. Первобытное рубило, пригодное для всех случаев жизни, постепенно породило огромное количе­ство рубящих инструментов, многие из которых при­годны для выполнения очень конкретных работ, но не могут использоваться для чего-либо иного (например, колун, если только не использовать его обуха для за­бивания чего-либо).

Арогенез, аллогенез и телогенез — это не альтер­нативные пути эволюции. Они действуют согласован­но и одновременно. Доминирование любого из них может оказаться в развитии некоторого организма временным и преходящим. Но все эти пути направ­лены на единственную цель — улучшение адаптации .организма к данной среде и, как следствие этого, .увеличение его выживаемости в ней. И сказанное .вполне можно перенести на технические системы.. .

Эволюция в городе Едгин

Странное название города есть обратное прочтение слова «нигде». Город этот придумал английский пи­сатель С. Батлер во второй половине XIX века. В ан­глийском написании название этого города, совпада­ющее с названием романа, выглядит как «Erehwon».

Роман С. Батлера утопический. Герой романа, молодой человек по имени Хиггс, путешествуя в го­рах, попадает в необычный город. Его жители живут по законам, противоречащим нормам морали

191

 

и юриспруденции, которые господствовали в Европе того времени. Например, болезни и несчастья, кото­рые случаются с жителями Едгина, приравниваются к преступлениям. И за это судят и наказывают. Рож­дение ребенка также не является радостным собы­тием, и дети, когда они вырастают, вовсе не благо­дарны своим родителям за то, что те даровали им жизнь. Но зато все жители города Едгин красивы, веселы и жизнерадостны. Хиггса они принимают с распростертыми объятиями, но вскоре сажают в тюрьму,

Причина столь странного поступка — наличие у Хиггса часов. Почему часы испугали местных жите­лей, Хиггс узнает существенно позже, из рассказа дочери начальника тюрьмы Ирем. И эта причина имеет непосредственное отношение к теме нашей книги.

Но прежде чем говорить об этом, необходимо не­сколько слов сказать о самом Самуэле Батлере. В его богатой событиями жизни, наполненной разнообраз­ными интересами и пристрастиями, было одно мно­голетнее увлечение. И это увлечение — попытка по­нять суть эволюционного процесса. Чарльз Дарвин и его фундаментальная теория происхождения видов сыграли в этом огромную роль. Сначала С. Батлер принял его теорию целиком, но позже наступил пе­риод, когда его стали одолевать сомнения. Наиболее сомнительным положением дарвиновской теории для Батлера было то, что течение такого процесса, как биологическая эволюция, возможно только за счет случайного взаимодействия и случайных мута­ций. Он был глубоко убежден, что процесс этот дол­жен быть целенаправленным*). Но кем он направ­ляется? С. Батлер был рационалистом, он критиче­ски относился к религии, неоднократно высмеивал в своих произведениях церковные порядки и религиоз­ные догмы. Но в своих книгах, посвященных модели эволюции («Жизнь и привычка», 1877, «Старая и новая эволюция», 1879, «Бессознательная память», 1880 и «Случайность или хитрость как главный ис­точник органических изменений», 1886), С. Батлер

*) Идею о направленности эволюции, ее рациональности рбосновывал и академик Л. С, Берг, создавший теорию номо­генеза.

 

выступал против идеи Дарвина о вероятностном ха­рактере эволюции. И одним из его аргументов была принятая им концепция технической эволюции. По­жалуй, впервые эта концепция появилась в статье С. Батлера «Дарвин среди машин», опубликованной в 1863 г. Уже в ней он указывает на то, что чело­век выступает в технической эволюции как звено, привносящее в эволюционный процесс цель и рацио­нальность. В романе «Едгин» эта идея раскрывается во всей своей глубине.

Герой романа постепенно узнает, что раньше в Едгине существовал богатейший техноценоз, создан­ный учеными и техниками для обслуживания жите­лей города, облегчения их труда и дальнейшего раз­вития науки и техники. Но, возникнув, техноценоз стал подобен раковой опухоли. Из «Трактата ма­шин», попавшего к нему в руки, Хиггс узнает, что развитие техноценоза шло так быстро, что люди по­степенно из хозяев положения стали превращаться в рабов созданной ими машинной цивилизации. С точки зрения машин люди превращаются в насеко­мых, опыляющих и оплодотворяющих технические устройства, живущие своей независимой жизнью. И, верный своей задаче критики современного ему общества, С. Батлер восклицает: «Сколько людей и теперь живут, как рабы у машин? Сколько людей проводят всю жизнь от колыбели до могилы, служа машинам и днем и ночью?»

Так происходит и в Едгине. Все развивающееся множество машин прекрасно приспосабливается к функционированию в создаваемой специально для них среде. Они поглощают массу энергии, которую для них необходимо производить, требуют постоян­ного ухода за собой. Все большие массы жителей города должны отдавать свое время машинам, об­служиванию их, конструированию новых машин, подготовке для них рабочих мест. Чем бы это кончи­лось для города, возникшего в воображении С. Батле­ра, неизвестно. Писатель своей волей обрывает ла­винообразную техническую эволюцию в Едгине. Находится ученый, который строго доказывает, опи­раясь на теорию Дарвина об естественном отборе и идею целенаправленности эволюции Батлера, что жители города весьма скоро будут полностью поко­рены машинами и в результате сегрегациогенеза

193

потеряют возможность существовать самостоятельно. Результатом этого выступления было уничтожение всей техники в Едгине и запрещение создавать в будущем какие-либо механизмы. И лишь в музее хранятся остатки некогда уничтоженных порождений эры техногенеза, напоминая жителям города о ми­нувшей опасности.

Для нас интересно отметить те особенности тех­нических систем, возникших в процессе эволюции по воле человека, которые отмечает С. Батлер. Во-пер­вых, это достижение цели любыми средствами. Ло­гика действий технического устройства отлична от логики действия человека. Во-вторых, развитые тех­нические системы требуют от человека, участвующе­го в управлении ими, узкой специализации, при ко­торой коллектив управленцев связан между собой только информацией, выдаваемой ему технической системой. Первое положение мы уже обсуждали в гл. 5, когда говорили о трудностях, связанных с со­зданием общих законов управления, которые могли бы компенсировать логику «машинных рассуждении». Что же касается второго положения, то тут писатель был бы совершенно прав, если бы не возникала воз­можность заменить человека-управленца соответст­вующим техническим устройством. А именно эта идея и была обсуждена в гл. 3 и 4 (а отчасти и в гл. 5) книги. Образ рабочего на конвейере, столь ярко сыгранный в бессмертном фильме Чарли Чап­лина, показывает, что опасения С. Батлера были не­безосновательны.

В чем-то писатель оказался прав. И когда в кни­ге Р. К. Баландина, изданной в 1978 г., мы читаем: «Но даже техника — наше создание, над которым мы безраздельно господствуем,— одновременно имеет над нами значительную власть. Мы сейчас столько же зависим от нее, сколько от остальной природы. Мы употребляем в пищу техногенные (искусственно вы­веденные и взращенные) виды животных и сорта растений, причем после обязательной кулинарной, техногенной обработки. Мы существуем среди техни­ки и за счет техники. Мы, безусловно, вынуждены обслуживать технику, заботиться о ней, в какой-то степени к ней приспосабливаться, вынуждены учиты­вать ее возможности и запросы (нередко в ущерб собственным, личным интересам), максимально со-

194

действовать ее прогрессу и постоянной работе в оп­тимальном режиме...»*, и тень города Едгин вита­ет перед нами.

И тем не менее мы, конечно, не можем пойти по пути жителей города, придуманного английским пи­сателем. Технический прогресс нельзя повернуть вспять. Никто из нас не откажется от тех завоева­ний, которые он дал человечеству. Но необходимо очень четко и точно понимать, что в условиях лавин­ного нарастания элементов в различных техноценозах, появления глобальных техноценозов, охватываю­щих практически всю деятельность человека, пробле­мы управления ими становятся самыми главными. И идея децентрализации управления, создания ко­оперированных и коалиционных систем управления — основное направление в управлении техническими сверхсистемами.

⇐ Предыдущая11121314151617181920Следующая ⇒

Поделиться: