Текст книги "Системное мышление 2019"

Автор книги: Анатолий Левенчук

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 9 страниц)

2. Воплощение и описание системы

Воплощение, описание и документация системы

В системном подходе очень важно понимать, говорим ли мы о физической реальности, привязаны ли мы к ней, или просто фантазируем о мире. Если мы хотим надёжно менять физический мир в соответствии с нашими замыслами, если мы говорим о человеческой деятельности, то нам нужно как-то обеспечить, что все наши рассуждения привязаны к физическому миру, что мы в конечном итоге имеем дело с физической реальностью5757
  В философии эту привязку фактов к реальности описывают как grounding – http://www.hollowayquarterly.com/2015/04/what-is-metaphysical-grounding.html, https://plato.stanford.edu/entries/grounding/


[Закрыть].

Это обеспечивается тем, что когда мы говорим о системе, то мы прежде всего имеем в виду воплощение системы (system realization – тот же корень, что real, реальный, буквально речь идёт о существовании в реальности, reality). Система понимается всегда как конкретное воплощение системы в физическом мире – индивидуальный, уникальный физический объект. Например, это фирма Apple (все её здания, сооружения и сотрудники фирмы в тот момент времени, когда они в ней работают), топливный насос с серийным номером #12345, установленный на авиадвигателе #5678, исполнение танца «Барыня» на сцене Усть-Урюпинского театра вечером 24 октября 2015 года.

Как узнать, что конкретная воплощённая система существует в физическом мире? Для этого есть множество философских критериев, и мы выберем самый «научный» из них. Мы будем считать, что в физическом мире присутствуют только те объекты, которые занимают какое-то место, объём какой-то причудливой формы в нашем пространстве-времени, принимая идею Эйнштейна про существование физического мира в четырёхмерном пространстве-времени.

Тем самым конкретная система имеет некую протяжённость в пространстве (то есть размер, длину, ширину, высоту, радиус) и во времени (то есть имеется момент, когда она начала существование, и момент, в который она закончит существовать). Для полей или энергии тоже можно определить место в пространстве-времени, физические тонкости такого подхода для нас пока не важны.

Тем самым мы чётко различаем воплощение системы (system realization) занимающее объем в физическом пространстве-времени, и описания системы (system definition, часто называются ещё и определениями системы, не путайте со «словарными определениями»! ) – информацию о воплощении системы. Информация не имеет места в реальном мире, нельзя сказать, что определяющее высоту в метрах (воплощения) системы «Эйфелева башня» число «300» находится где-то в реальном мире и имеет собственную длину-ширину-высоту. Если вы укажете на вот это вот число «300» и скажете, что оно существует и имеет свой объём – то вы укажете не на само число, а на носитель информации, который своей формой (частицами краски или прозрачностью материала или ещё как-то) кодирует это число. Тем самым место занимает не «300» как число, не часть описания Эфейлевой башни (число 300 описывает Эйфелеву башню), а материальный объект кусочка документации (system description) Эйфелевой башни, т.е. носитель с записанной на нём информацией/описанием. Документация – это описание, записанное на каком-то носителе информации.

Экран или бумага фотографии, или даже компьютерная память с файлом фотографии – это носители информации, не сама «фотография» как информация на ней! Порвать бумажную фотографию (документацию системы) – это не порвать человека, изображённого на фотографии (воплощение системы), и даже не порвать изображение человека на этой фотографии (описание системы), ибо оно может сохраниться на сотнях других носителей. Абсолютно такое же действие – выключить экран с фотографией, или стереть файл с фотографией (это не так символично, как порвать бумажную фотографию, но по сути – то же самое.

Абстрактные объекты не горят, представление их на носителях обычно легко копировать, и уничтожение документа, а хоть и электронного – это не уничтожение описываемого документом объекта, а часто это и не исчезновение документированного описания, доступного на многих копиях документа).

Описания системы легко отличить от воплощений системы и документов системы – они не занимают места в физическом мире, у них нет объёма и координат в этом мире, они абстрактны, «идеальны», нематериальны как противоположность материальному/физическому. Системы и системные документы (документы о системах) материальны, они занимают место в физическом мире.

Людей в конечном итоге интересуют воплощения системы, а описания и документация системы их интересуют ровно постольку, поскольку без них воплощение системы трудно сделать, особенно когда речь идёт о системах, создаваемых многими людьми.

Различение воплощения, описания, документации системы нужны в том числе и для того, чтобы предотвращать распространённые ошибки людей, играющих роли разработчиков в проектах по созданию систем:

• Когда люди даже и не думают создавать систему, а пишут очередную «концепцию». Нужно проверить, описывает ли концепция что-то существующее в реальности, а не просто описывает создание документации и избегает описания воплощения системы.

• Когда разработчики документации считают, что их целевая система – документация. Нет, их целевая система – воплощение системы, без воплощения системы не стоит и заводиться с её описанием, документированием этого описания. Без намерения сделать систему речь идёт о «художественных описаниях», в них могут быть любые ошибки.

• Разработчики исходного кода программ (это тоже описание воплощения системы) тоже считают, что их обязанности заканчиваются тогда, когда они сделали документацию (исходный код с любым количеством ошибок) в систему хранения версии (носитель – внешняя память компьютера хранения версии). Нет, и нет: их целевая система – работающая программа, а не исходный код на любых его носителях.

• Менеджер, разработавший план мероприятий (описание системы работ, существующее в виде документации системы в программе проектного управления), воплощением системы для него будет система работ, а не этот план (а целевой системой, скорее всего – та система, которая получается в ходе этих работ).

• … и таких ошибок «описания вместо созидания» множество, на них нужно всегда обращать внимание.

Результат работы проектировщика атомной электростанции – в конечном итоге воплощение атомной электростанции, а не бумажная документация на её строительство или даже информационная модель атомной станции в компьютере. Результат работы хореографа – это в конечном итоге сам танец (исполняемый в конкретное время в конкретном физическом месте во вселенной), а не описание танца, или даже документ о танце как листочек бумаги с описанием танца. И это несмотря на то, что проектировщик сам не строит атомные электростанции, а только их описывает, а «хореограф» в его изначальном значении тоже «описатель» танца (от др.-греч. χορεία – хороводная пляска, хоровод + γράφω – записывать, писать. Первоначальное значение хореографии – это отнюдь не сочинение и постановка танцев, а именно искусство записи танца).

Люди ходят не по карте, а по территории. Карта – это только описание территории, которое может быть представлено в разных документах (электронных или бумажных, или пластиковых), и это верно для всех описаний/документов, не только для географических карт.

Карта коктейлей – это не коктейли, её не пьют. Карта находится в мире информации, даже если на ней изображены картинки настоящих коктейлей. Информация не занимает пространства-времени, она абстрактный объект, а не конкретный, даже если её нельзя представить без носителя. Карта не занимает пространства-времени. По ней нельзя «постучать», на неё нельзя «показать пальцем», как нельзя постучать по «числу 300», но можно постучать только по «изображению числа 300» на каком-то носителе.

Если же говорят, что карта занимает место/объём в пространство-времени, то речь идёт не о самой карте как информационном, абстрактном объекте, а о материальном носителе карты – бумаге и краске. Но нарисованные на карте объекты не существуют, стучать и показывать пальцем можно только на участки бумаги (или участки экрана, если это экран, или участки магнитной памяти, если это магнитная память), а не на изображённые на карте объекты.

Карта-на-носителе документирует какие-то воплощения систем (или другие описания, которые в конечном итоге всё одно должны будут дотянуться как-то логически до физического мира – иначе нельзя будет проверить их нефантазийность).

Карта коктейлей в данном случае – не система, а только документация системы «ассортимент ресторана» (system description/documentation), а информация на ней – описание системы (system definition).

А вот сами коктейли, документируемые картой/описываемые информацией на карте – это системы (воплощения системы: продукты, изделия, предприятия, люди), они занимают место в пространстве-времени, по ним можно постучать, на них можно показать пальцем, их даже можно выпить. Картинки коктейля не выпьешь. Информационная модель атомной станции электричества не вырабатывает. Описание танца не вызывает тех же эмоций, что сам танец.

Описания

Но зачем нам нужны описания, если их нельзя использовать?! Они нам нужны для мышления, которое используется для переноса опыта из одного проекта по созданию систем в другие проекты.

Мышление происходит не для отдельных систем, а сразу для множеств систем. Разработка (замысливание, проектирование) всегда ведётся не для конкретных экземпляров систем, а «в общем случае», то есть для множества подобных систем.

Множество (как математический объект, другие имена для множества – это класс, тип, вид) абстрактно. В математике множество из одного объекта не эквивалентно этому одному объекту: свойства множества отличаются от свойств самого объекта в этом множестве.

В системном мышлении то же самое: нас интересуют отдельные конкретные системы, воплощённые в нашем физическом мире, но мыслим мы классами систем, их множествами. Мышление ухватывает что-то общее во всех ситуациях, мышление происходит не для конкретных систем, о которых мы знаем разные факты. Мышление происходит для классов/типов/множеств/видов систем/воплощений_систем/экземпляров_систем. И, конечно, множества легко изменять: для изменения абстрактных объектов не нужно тратить энергию на перетаскивание вещества.

Как договориться: не обобщать, а конкретизировать

Если один человек упомянул президента США, а другой – Дональда Трампа, то они имели в виду одно и то же лицо? А если другие люди упомянули президента США и Джорджа Вашингтона – они имели в виду тех же лиц? В инженерии тоже нужна жёсткая логика для подобных рассуждений – описанный одним человеком насос P-101 на схеме трубопроводов, и описанный другим человеком насос модели ПДР-15-НШ-12 в монтажной спецификации – это один и тот же насос? А установленный в турбинном зале насос ПДР-15-НШ-12 с серийным номером RKS456/4 – как он соотносится с первыми двумя? Как описать это «в компьютере» так, чтобы и самому не запутаться, и других не запутать?

Ещё Декарт (1596—1650) задавался вопросом: а как вообще понять, что люди говорят об одном и том же объекте, если они видят в нём самые разные свойства (то есть относят его к самым разным классам)? Скажем, один инженер говорит о высокопроизводительной системе, другой – о взрывоопасной, менеджер – о прибыльной, а финансист – о дешёвой? Как тут понять, что речь идёт об одной системе? Ответ Декарта на такие вопросы используют до сих пор5858
  Подробней эта история и многие другие положения этого раздела рассказаны в книге Chris Partridge «Business Objects: Re-Engineering for Re-Use», http://www.brunel.ac.uk/~cssrcsp/BusObj.pdf


[Закрыть]: если места в пространстве (а сегодня говорят не только о пространстве, но и пространстве-времени, учитывая протяжённость и во времени тоже, как «декартову координату»), у двух объектов совпадают, то это один и тот же объект. Не важно, какие основные или вторичные свойства и сущности увидели разные люди в объекте/системе, или для каких применений этот объект/система им нужна. Не важно, одинаковые или разные имена у тех мест в пространстве-времени, о которых говорят разные люди с разными ролевыми интересами в той или иной ситуации. Если речь идёт об одном и том же месте пространства-времени, значит речь идёт о том же самом воплощении системы. Если я говорю о пище, вы говорите о яблоке, она говорит о товаре, он говорит о зелёном физическом теле массой 150 грамм, и всем мы показываем на одно и то же место в пространстве-времени, то речь идёт об одном и том же объекте. Если кто-то показывает в физическом мире (в пространстве-времени!) на бабочку с крыльями и говорит «бабочка», а кто-то другой показывает в физическом мире на яйцо-гусеницу-куколку-бабочку-с-крыльями и говорит «бабочка», то у этих двоих есть шанс понять друг друга.

Важно, что «ход на понимание» тут на конкретику (воплощение системы, физический мир), а не на «определение» (то есть отнесение какого рода объектов к их виду – «определение по Аристотелю»). Выдача определений и требование определений обычно затуманивает понимание в сложных ситуациях, а проясняют примеры воплощений из физического мира – все споры о терминах прекращают именно такие примеры.

Если не требовать, чтобы все рассуждения, все описания систем, которые делают люди, в конечном счёте привязывались бы к воплощениям систем, то мы не имели бы возможность проверить, об одном и том же говорят люди, или о разном. Более того, были бы огромные проблемы с проверкой того, говорят ли люди о реальном мире или высказывают благие пожелания, или просто фантазируют, или даже сознательно не хотят доводить свои мысли до реальности. Упор на то, что описания и документирование системы происходит по поводу воплощения системы в физическом мире (а не на описания) позволяет до некоторой степени игнорировать различия в используемой людьми терминологии – ибо в конечном итоге всегда можно проверить, одно и то же понятие люди обозначают разными терминами, или разные: даже если речь идёт об абстрактных понятиях, всегда можно указать примеры из реального мира.

Это не означает отказа от описаний: описания нужны, чтобы переносить знания про одни места в физическом мире (воплощения системы) на множество таких мест (на классы систем). Описания систем поддерживают абстрактное мышление, но в конечном итоге всё решает деятельность: воплощения системы в реальном мире.

Отношение состава

Главные отношения в системах (воплощениях систем) – это отношение «часть-целое» (part of), они же отношения состава/сборки (composition). Инженеры часто говорят об этом как о разбиении (breakdown) системы.

Крыло и фюзеляж – части самолёта, топливный насос – часть двигателя. Крыло (все молекулы крыла) занимают часть всего объёма самолёта, то есть часть занимаемого им места в физическом мире/пространстве-времени, топливный насос занимает часть двигателя (все молекулы топливного насоса являются частью молекул двигателя – молекулы же определяются как такие маленькие места в физическом мире. Если речь пойдёт о каких-нибудь нанопокрытиях толщиной в пару молекул, можно повторить рассуждение, перейдя к каким-нибудь кваркам – нюансы с квантовой неопределённостью тут неважны, важен принцип рассуждения).

Если принять, что все системы существуют не просто в физическом пространстве, но в пространстве-времени, то весь разговор о разных состояниях системы или её разных ролях превращается в разговор о частях во времени. Например, яйцо является просто частью бабочки во времени – пока бабочка проходит стадию «яйцо», никакой другой «бабочки» в мире, которая занимает место яйца в физическом мире, нет.

Тем самым с состояниями системы или её ролями (те состояния/периоды времени, когда система выполняет какую-то роль) можно работать как с отдельными объектами, они могут получать отдельные имена. Бабочка на стадии «яйцо» называется «яйцо». Пётр Сидорович в состоянии болезни называется «пациент». И «пациент» тут просто роль/состояние Петра Сидоровича.

Удобно представлять воплощения системы эдакими «червяками» во времени, в которых их место в физическом мире проходит какую-то траекторию во времени/«развёртку во времени».

При таком подходе события – это трёхмерные «срезы» системы на какой-то момент времени, эдакие трёхмерные фотографии. До события было одно состояние/роль системы, а после события – другое состояние/роль. Кроме того, сама система появляется в какой-то момент времени, а в какой-то момент времени она исчезает. Спортсменка на фотографии проходит разные события (отрыв от земли, приземление), определяемые её позами в эти моменты времени. Эти позы, как «трёхмерные фотографии» и есть события, разделяющие разные состояния «сальто», «подготовки к сальто», «выравнивание после приземления».

Например, в позном беге5959
  http://grushnitskiy.ru/literature/books/Poznyi_774_metod_bega_-_Nikolai_774_Romanov_2013.pdf


[Закрыть] событием является «поза бега» – всё тело бегуна в определённый момент времени. «Поза бега» является ключевой для правильного бега, весь бег оказывается основан на событии принятия правильной позы.

Описания очень сложных систем (от микропроцессоров с их диаграммами состояний до предприятий с их регламентами работы) часто опираются на связанную с ними событийную структуру. Проще всего выяснить что-то про незнакомую систему – это спросить, какие с ней связаны события. В разработке информационных систем предприятия этот метод называется «событийный штурм»6060
  https://en.wikipedia.org/wiki/Event_Storming


[Закрыть] (event storming, по аналогии с «мозговым штурмом»).

Можно говорить и о сложных событиях, которые занимают некоторое ненулевое время, если их рассматривать «в лупу». Когда говорят о таких сложных событиях, то рассматривают их в контексте таких больших отрезков времени, на которых длительностью самого сложного события можно пренебречь. Так, говоря о созревании помидоров, можно выделить сам помидор как целое, и три его полных части во времени/состояния – зелёный помидор, событие покраснения (превращения зелёного помидора в красный) и красный помидор. В большинстве случаев при разговоре про помидор можно пренебречь временем события покраснения помидора и всеми промежуточными при этом состояниями, оно тут просто не принимается в расчёт: нас интересует зелёное и красное состояния помидора, объекты «зелёный помидор» и «красный помидор», а вот «промежуточный помидор» нас не интересует, поэтому мы считаем это просто событием.

Ниже диаграмма пространства-времени (space-time map) из книги Chris Partridge «Business Objects: Re-Engineering for Re-Use»6161
  http://www.brunel.ac.uk/~cssrcsp/BusObj.pdf


[Закрыть], которая это иллюстрирует.

Все три измерения пространства на этой диаграмме показывают на одной оси, а время на другой оси.

Помидор (экземпляр помидора #91, речь ведь идёт об индивидах) занимает какое-то пространство-время, а внутри его находятся индивиды-состояния зелёного помидора, красного помидора и сложное событие изменения цвета помидора.

Событие «вторая мировая война» тоже длилось много лет, но при рассмотрении «предвоенного мира» и «послевоенного мира» это событие считается прошедшим «мгновенно» – это просто «фотография мира» в тот момент, когда там шла война.

В упомянутой книге можно прочесть много интересного про подобный подход к описанию мира (занимающимся моделированием данных в части создания корпоративных информационных систем знание этой книжки вообще обязательно), в котором огромное множество самых разных отношений между объектами сводятся к ключевому для системного мышления отношению части-целого в физическом мире – состояние, событие, роль все оказываются просто частями системы.

Системное мышление – это прежде всего мышление про части и целое, отношение состава/композиции/разбиения/is_part_of.

Отверстия

Объект «отверстие» в языке определяется как нечто несуществующее, «дырка». В бублике дырка – то место, где нет теста. Но в инженерном мире дырка вполне себе существует как отдельный конкретный объект в физическом мире: её можно сделать (просверлить), её можно облицевать каким-нибудь покрытием. Скважина – это отверстие в земле, нефтяники на сленге её часто называют «дыркой»: она ценна именно тем, что в скважине ничего нет, поэтому по ней можно качать нефть или газ. «Проходка» – это отверстие в сплошной стене, через которое можно пропустить трубу (часто это отверстие чем-то облицовывают).

Если вспомнить, что отверстие занимает определённый объём, определённое место в пространстве-времени, то дальше ему можно дать имя (инженеры так и делают), и обсуждать какие-то технологические операции с ним – изготовление, учёт, проверку, ремонт, «настройку». Более того, это хороший критерий для определения того, стоит ли такой «дырке» давать название: если есть какая-то операция с такой «дыркой», то для учёта и проверки такой операции лучше бы у дырки было отдельное имя. Дырка занимает место в пространстве-времени, следовательно присутствует в физическом мире. «Рабочая полость» в компрессоре – это тоже «дырка», рабочее пространство в трубопроводе – это тоже «дырка». Легко о них думать, представляя заполненным это пространство молекулами газа или жидкости, или даже вакуумом: физическое вещество тут не важно. Важно, как об этом думать, а думать нужно о местах физического мира, областях/объёмах пространства/времени.

Антракт – это часть (во времени) от концерта или спектакля, когда отсутствует представление. Рассуждать об антракте можно так же, как и об инженерных отверстиях, но это будет не пространственная часть, а часть во времени спектакля или концерта.

Так же можно обходиться и со странными объектами, которые нужно учитывать поимённо (ибо с ними нужно вести какие-то действия), но которые трудно выделить как отдельные от физического объекта – например, сварные швы. Сварной шов нужно запроектировать, потом сделать, потом его регулярно нужно проверять. Это означает, что у экземпляра сварного шва должно быть индивидуальное имя, это конкретный физический объект, занимающий место в физическом мире.

Если понимать, что сварной шов – это просто место в пространстве (и времени!), то никаких проблем в мышлении о таком объекте не появляется: это такая же часть системы как собственно труба, или шестерёнка, или отверстие.