Новый организационный дизайн. Управление системными трансформациями компаний

Принципы самоорганизации сложных систем

Согласно формальному определению, самоорганизация – упорядочение элементов одного уровня в системе за счёт внутренних факторов, без специфического внешнего воздействия извне.

Когда говорят о самоорганизации на практике, речь идет о том, что сложные саморазвивающиеся системы любого характера – биологического, социального, экономического, политического и пр. – обеспечивают свой рост и устойчивость посредством внутренней гармонизации взаимодействий элементов и перестройки внутренних связей при необходимости. Целью перестроек внутренних связей является сохранение устойчивости и жизнеспособности системы, а также формирование ряда специфических системных свойств.

Ярким примером самоорганизации являются колонии мирциновых муравьев [Матурана Умберто Р., Варела Франсиско Х. «Древо познания: Биологические корни человеческого понимания»]. Данные колонии представляют собой систему, в которой особи разделяются на касты, причем представители разных каст отличаются даже по форме: их морфологическое строение зависит от выполняемых в муравейнике ролей.

Причем роль и присущая ей форма отдельно взятого муравья не является генетически заданными, а формируются в результате онтогенеза (индивидуальной эволюцией особи в процессе ее жизни). Между членами колонии муравьев происходит обмен химическими веществами (в том числе гормонами), в результате чего обеспечивается дифференциация и распределение ролей.

Так, если удалить из муравейника царицу (единственную самку, способную давать потомство), то гормональный дисбаланс, вызванный ее отсутствием, приведет к изменению питания личинок, в результате чего из них разовьются новые царицы. Таким образом, онтогенез каждой отдельной особи согласуется с онтогенезом всех остальных особей.

Еще одной интересной особенностью данных муравьев является то, что жизнеспособность особей, связанных единой структурной динамикой, является свойством, приобретенным в контексте вышеприведенного принципа №2 теории систем: если отдельную особь изолировать от муравейника, то даже в условиях достаточного наличия пищи она довольно быстро погибает.

Впервые о самоорганизации заговорили специалисты по кибернетике и сам термин пришел именно от них. В кибернетических системах явления самоорганизации можно наблюдать в результате задания ограниченного набора простых правил взаимодействия элементов.

Одна из первых и наиболее известных демонстраций возникновения самоорганизации при задании одного лишь простого правила взаимодействий появилась в кибернетике в 50-е годы.

Суть демонстрации заключалась в том, что была собрана поверхность, состоящая из большого числа маленьких лампочек с логическими переключателями, и было задано простое правило: каждая лампочка может находиться в положение «Включено» только если определенное количество смежных с ней лампочек в данный момент горят, а в противном случае лампочка должна отключаться.

В начальный момент эксперимента определенная доля лампочек в случайном порядке включалась экспериментаторами. После этого лампочки в соответствии с заданным правилом начинали загораться или гаснуть, что приводило к беспорядочной смене картинки.

Но далее, после короткого периода беспорядочного мерцания, возникали упорядоченные паттерны: по сети лампочек проходили повторяющиеся волны или же формировалась статичная картинка. Таким образом на месте изначального хаоса возникал порядок и возникал он в результате задания одного единственного правила взаимодействия.

Другим примером возникновения порядка при задании ограниченного набора правил взаимодействия является подход, который был реализован армией США при проведении съемок местности в ходе боевых действий на Ближнем Востоке.

Первоначально для осуществления съемок пытались запускать группы дронов, каждый из которых двигался по своему заданному маршруту, но при этом столкнулись с проблемой: если часть дронов сбивали, на карте съемки оставались белые пятна.

Решить данную проблему удалось после того, как вместо задания траекторий движения для дронов задали два простых правила:

▪ Лететь и снимать ближайшую еще не снятую область (информация о том, какие области засняты, а какие – нет, получалась каждым дроном в режиме реального времени);

▪ Не сближаться с другими дронами ближе, чем на Х метров.

После реализации управления на основе этих правил удалось получать сплошную съемку местности даже в ситуациях, когда часть дронов оказывалась сбитой. Задание двух простых правил позволило системе дронов самоорганизовываться и достигать поставленных целей.

В физике и физической химии самоорганизация связана с понятием диссипативных структур, введенным в научный обиход бельгийским физико-химиком, лауреатом Нобелевской премии Ильей Пригожиным.

Понятие диссипативных структур было введено им для описания поведения энергетически открытых физических и химических систем, находящихся вдали от состояния термодинамического равновесия: речь шла о системах, которые не являются замкнутыми и обмениваются веществом и/или энергией с окружающей средой.

Было установлено, что в таких системах могут спонтанно возникать упорядоченные структуры, устойчивость которых обусловлена притоком энергии извне и способностью к ее диссипации (рассеиванию в окружающую среду).

Простой и впечатляющий пример возникновения упорядоченных структур – образование ячеек Бенара в нагреваемых жидкостях.

Французский физик Анри Бенар обнаружил, что подогрев тонкого слоя жидкости может приводить к образованию упорядоченных структур: когда разность температур между нижней и верхней поверхностями жидкости достигает определенного значения, возникает упорядоченная структура виде конвективных ячеек в форме цилиндрических валов, по поверхности которых горячая жидкость поднимается вверх, а холодная опускается вниз.

Рисунок 6. Ячейки Бенара

Таким образом, изначально неупорядоченный тепловой перенос приобретал структуру – упорядоченность.

Но на этом все не заканчивалось и при изменении режима нагрева данная структура могла разрушаться и на ее месте возникала новая, более сложная, структура в виде правильных шестигранных (похожих на медовые соты) структур, в которых горячая жидкость поднималась по центру ячеек, а более холодная опускалась вдоль краев ячеек.

Таким образом, оказалось, что эффекты самоорганизации могут возникать в нерукотворных системах на самом низком уровне сложности – уровне материи.

Ключевой особенностью сложных диссипативных структур является то, что они, обмениваясь материей и энергией с внешней средой, способны уходить все дальше и дальше от состояния равновесия, переходя к новым степеням порядка и сложности через последовательные скачкообразные трансформации [Фритьоф Капра «Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем»]. Такие трансформации возникают в точках потери системой устойчивости, достигаемые через механизмы положительной (усиливающей) обратной связи. В этих точках диссипативная структура либо разрушается, либо переходит на новый уровень порядка и сложности.

Примечание 4:

Строго говоря, в точках потери устойчивости система всегда разрушается, поскольку далее прежней структуры уже не существует, и вопрос заключается лишь в том, возникнет ли вслед за этим новая упорядоченная структура или осуществится переход к неупорядоченности – хаосу.

Таким образом оказалось, что последовательность трансформаций систем с диссипативной структурой является не поиском положения равновесия, а, наоборот, удалением от него. Такие системы развиваются как раскручивающийся маховик с усиливающей обратной связью, при которой каждый оборот прибавляет скорости вращения.

Удивительным и новым здесь является то, что усиливающая обратная связь «вразнос», уводящая систему все дальше от положения равновесия, которая всегда считалась разрушительной в механике и кибернетике, в диссипативных структурах оказалась источником структурных перестроек и перехода к новым степеням порядка и сложности.

Таким образом, развитие сложной самоорганизующейся системы с диссипативной структурой – история про постоянное движение прочь от положения равновесия.

Рисунок 7. Развитие сложной самоорганизующейся системы с диссипативной структурой

Толчками для структурных изменений в системе при этом являются акты ее взаимодействия с внешней средой. Но эти внешние воздействия лишь инициируют сам процесс перестройки, в то время как сама логика перестройки определяется внутренней структурой системы и историей её предыдущих изменений.

Влияние истории предыдущих изменений системы на направление ее скачкообразной трансформации, по сути, означает, что в процессе развития сложная самоорганизующаяся система, являющаяся диссипативной структурой, накапливает опыт.

Принципы развития живых систем

К подобным же выводам – о накоплении любой живой системой опыта, определяющего последовательность ее дальнейших трансформаций – пришли Матурана и Варелла. Задаваясь вопросами о том, что из себя представляет любая живая система – будь то отдельный живой организм или целые экосистемы, они создали концепцию автопоэза: «авто» означает «само», а «поэз» – «созидание», таким образом «автопоэз» означает «самосозидание» [Фритьоф Капра «Паутина жизни. Новое научное понимание живых систем»].

Матурана и Варела определили структуру любой живой системы как автопоэзную сеть, в которой каждый элемент непрерывно участвует в создании или трансформации других элементов. Автопоэзная сеть есть система, постоянно воспроизводящая саму себя: она создается своими элементами и, в свою очередь, создает эти элементы.

Примером автопоэзной сети является наш организм, в котором ни один внутренний орган не является жизнеспособным в отдельности, но в котором органы, находясь в динамическом взаимодействии, обеспечивают жизнеспособность друг друга.

Подобные эффекты возникают и на уровне экосистем в целом: например, зайцы обеспечивают жизнеспособность волков, а волки обеспечивают жизнеспособность зайцев (если хищники не будут убивать травоядных, то популяция травоядных может разрастись настолько, что все травоядные окажутся под угрозой исчезновения в результате дефицита кормовой базы).

Матурана и Варелла, исследуя особенности структурного сопряжения живых автопоэзных систем [Матурана У. Р., Варела Ф. Х. «Древо познания: Биологические корни человеческого понимания»], определяют их как открытые для потоков энергии и материи, но при этом операционально замкнутые, что приводит их к выводу о том, что любая подобная система развивается в своей внутренней логике, выбирая на какие возмущения во внешней среде и как реагировать. И этот выбор в любой момент времени зависит от последовательности предшествующих структурных изменений системы. Это приводит исследователей к заключению о том, что живые организмы в процессе своего роста, или экосистемы в процессе своего развития, проходят через периодические трансформации, характер которых зависит не от характера изменений во внешней среде, а от логики внутренней организации автопоэзной сети и накопленного ранее опыта структурных трансформаций. Вот что Матурана и Варелла пишут по данному поводу:

Вместе с тем ясно, что такие коррелятивные изменения хотя и кажутся нам связанными с изменениями во внешней среде, в действительности возникают не из-за них, а берут начало в структурном дрейфе, который происходит при «столкновениях» между операционально независимыми организмом и окружающей средой. Поскольку нам известны не все факторы, обуславливающие такие «столкновения», структурный дрейф представляется нам случайным процессом. В том, что это не так мы убедимся при изучении того, как когерентное целое, образующее организм, претерпевает структурные изменения…

Нервную систему необходимо рассматривать как единство, определяемое своими внутренними отношениями, в котором взаимодействия (с внешней средой – примечание автора) вступают в игру только через модуляцию ее структурной динамики, т. е. как единицу с операциональной замкнутостью. Иначе говоря, нервная система не выбирает информацию из окружающей среды вопреки часто встречающемуся утверждению. Наоборот, нервная система создает мир, указывая, какие паттерны окружающей среды могут считаться возмущениями и какие изменения возбуждают их в организме…

Каждое живое существо появляется на свет из одной единственной клетки, служащей отправным пунктом его развития, поэтому онтогенез (индивидуальная эволюция особи в процессе ее жизни – примечание автора) каждого живого существа представляет собой ряд структурных изменений. Это процесс, который, с одной стороны, происходит без нарушения классовой принадлежности и структурного сопряжения между живой системой и окружающей средой с рождения системы до ее распада; с другой стороны, онтогенез следует определенным курсом, зависящим от последовательности структурных изменений, «запускаемых» взаимодействиями.

Структурные изменения сопровождают любой живой организм на протяжении всей его жизни. Даже когда морфологически (с точки зрения внешней формы) живое существо перестает меняться, его ключевые подсистемы – нервная, иммунная и эндокринная – развиваются, накапливая опыт при этом, и регулярно претерпевают структурные трансформации.

Интересным примером здесь является исследование мозга лондонских таксистов, показавшее, что гиппокамп лондонских таксистов имеет большие размеры по сравнению с гиппокампом обычных людей.

Примечание 5:

Гиппокамп – это часть головного мозга, который участвует в процессах перехода кратковременной памяти в долговременную, механизмах формирования эмоций, а также пространственной памяти, необходимой для навигации в пространстве.

Чтобы стать таксистом в Лондоне, необходимо пройти серьезную подготовку. Минимальные требования включают в себя детальное знание города в радиусе шести миль (чуть менее десяти километров) от Чаринг-Кросс, географического центра города. Водитель должен запомнить 320 основных маршрутов, проходящих через 25 тысяч улиц и улочек этой части Лондона, а также все основные достопримечательности.

По мнению исследователей, увеличение объема гиппокампа стало ответом на огромное количество новых сведений о Лондоне, которые водители на протяжении долгих месяцев «загружали» в свои головы.

Другим интересным примером структурных трансформаций в результате сопряжения с внешней средой является растение стрелолист. Когда стрелолист растет на суше, он имеет одну форму, но, когда уровень воды повышается и растение полностью оказывается в воде, он в течение нескольких дней обретает другую форму. Причем процесс обратим: при возвращении воды на прежний уровень и выхода растения из-под воды, оно снова в течение короткого промежутка времени вновь принимает форму, похожую на исходную.

Обращаясь к концепции автопоэза, Фритьоф Капра определяет любую живую систему как автопоэзную сеть, являющуюся диссипативной структурой.

На основе рассуждений Матураны и Варелы, а также дополнений Капры, можно выделить следующие ключевые свойства любой живой системы [Г. Наумов «Адаптируйся или умирай! 21 атрибут адаптивной организации. Путеводитель по лучшим практикам успешных и жизнеспособных компаний»]:

▪ Она является автопоэзной самоорганизующейся сетью. Живая система является многократно взаимосвязанной сетью, элементы которой, находясь в динамическом взаимодействии, создают и трансформируют друг друга.

▪ Она открыта вовне и поддерживает самоидентичность при этом. Живая система как открыта, так и закрыта – она открыта по отношению к потокам энергии и материи, но операционально замкнута. Через живую систему непрерывно протекают потоки энергии и материи, но она, находясь вдали от состояния равновесия, поддерживает устойчивую внутреннюю структуру и обеспечивает это посредством самоорганизации.

▪ Она способна эффективно меняться в ответ на вызовы окружающей среды и самообучается в процессе изменений. Живая система сопрягается с окружающим миром, осуществляя в результате определенных актов взаимодействий с внешней средой структурные перестройки, приводящие к ее переходу на новые уровни порядка и сложности. Живая система, обладая свойством избирательной реакции, и сама определяя то, в результате каких возмущений запускать структурные изменения и как конкретно реагировать на выбранное возмущение, обладает когнитивными способностями. В процессе структурных сопряжений и соответствующих перестроек она накапливает опыт, который определяет направление ее дальнейшего развития. При этом «качество» накопленного опыта определяет ее жизнеспособность при очередных трансформациях. «Живые системы – это когнитивные системы, а жизнь – это процесс обучения» – сказал по этому поводу Умберто Матурана.

Организация как живая разумная система

Описанные атрибуты характерны и для компаний как бизнес-систем. Любая бизнес-система является диссипативной структурой, поскольку обменивается информационными и материальными ресурсами с внешней средой.

Любая компания, будучи открытой для потоков ресурсов, при этом является операционально замкнутой и развивается в соответствии со своей структурной логикой. Внешняя среда, несомненно, накладывает существенный отпечаток на развитие компании, но собственная аутентичность компании при этом не менее важна, что подтверждается хотя бы тем фактом, что в одних и тех же внешних условиях в одних и тех же отраслях разные компании развиваются по-разному.

Несомненным является и тот факт, что компании являются многократно связанными сетями, в которых каждый из элементов участвует в трансформации других элементов. В меньшей степени это наблюдается в организациях с ярко выраженной иерархической структурой и в большей – в организациях с децентрализованной структурой. Но, как минимум, на операционном уровне любая компания представляет из себя тесно переплетенную сеть процессов (это подробно описано далее – в посвященном структурной композиции операционной подсистемы разделе следующей главы).