Systémový pohled na krize a vývoj Dr. Ing. Milan Kohoutek Praha 2008

Osnova Úvod Systémový přístup Kybernetický systém Rovnovážný stav a stabilita kybernetického systému Teorie vývoje a synergetika Možnosti řízení vývoje systému Cykly vývoje společenství Závěr

 nutná jiná metoda systémový přístup Úvod Nepříznivé jevy a krize v historii: regulátory a podněty vývoje metoda učení se z pokusů a omylů v současnosti: nová kvalita - možnost sebezáhuby (způsob globalizace)  nutná jiná metoda systémový přístup

Jan Amos Komenský (28.3.1592 – 15.11.1670) Všenáprava (Panorthosie) Všeobecné porady o nápravě věcí lidských: „Na napraviteli se požaduje trojí věc: Znáti, moci, chtíti. Odstraňte jen jedno z toho, náprava nepůjde.”

= Metodické principy a pravidla vypracovaná pro studium systémů. Systémový přístup = Metodické principy a pravidla vypracovaná pro studium systémů. Základní myšlenka - častá podobnost objektů (izomorfie, homomorfie). Základní rys - ucelenost pohledu na objekty Objekt - jev či proces jakékoli povahy, má rozlišitelné části

Lidské společenství (společenství ) - objekt našeho zájmu: obecný název pro určitou ucelenou, specifickými vlastnostmi vymezenou, část sociálního prostředí. Základnou existence lidí: Životní prostředí - aktivitami lidí modifikovaná příroda. Včetně rostlin a živočichů vyšlechtěných člověkem, včetně staveb, terénních úprav apod., které udělaly generace lidí. Sociální prostředí - různá společenství, která utvářejí lidé k uspokojování svých potřeb a zájmů, od rodiny až po celou lidskou společnost. Člověk je tak zřejmě vždy příslušníkem více společenství.

Systémový versus množinový přístup Množina - v podstatě „mnohé, myšlené jako celek” Systém - v podstatě „celek, myšlený jako mnohé” Celek: vlastnost, kterou nemá žádná část systému - emergentní vlastnost Společenství = živý systém systémový přístup umožňuje zachytit „živé” (rozdíl od množinového přístupu, spojeného s matematickými objekty - „neživými”)

Zvládání vývoje společenství = jeho řiditelnost  proces řízení = řada rozhodnutí, rozhodování efektivita - složky: účelnost - dělat „správné” věci = směřovat k cíli účinnost - dělat věci „správně”= co nejméně spotřebovat zdroje

Zdroje jsou a budou vždy omezené zdroj je též čas - v praxi je nutno nejen řešit, nýbrž hlavně v dané lhůtě vyřešit = nutno vydat rozhodnutí (nevydání = rozhodne „příroda” = spontánně, živelně)

Systém spojený s problémem zvládání vývoje objektu společenství  „redukce” objektu na systém do úvah jen některé vlastnosti objektu, významné z hlediska řešeného problému jako celku i jeho částí

Systém je tak „redukovaný” systémový objekt, protože vlastnosti částí objektu a vazby mezi nimi, které z hlediska daného účelu nepovažujeme za důležité, „nepřenášíme” ze systémového objektu do systému. Projevy ucelenosti objektu: (1)vnitřní - přirozené dělení objektu na složky (2) vnější - přirozené spojení objektů do určitých tříd objektů

Tvorba systému pro řešení problému řízení Kroky: 1. Rozlišení širšího systému vnějšího prostředí (ostatní reality) otázka: Je daná část reality významná z hlediska sledovaného účelu?

1. krok:

2. Možnost ovládat část „širšího systému” otázka: Lze danou část řídit (ovládat)?  část systému (užší systém) část okolí (okolí - nelze ovládat, je ale významné uvažovat)

2. krok:

Mezi okolím a systémem: vstupy - do systému z okolí výstupy - ze systému do okolí tj. otevřenost systému k jeho okolí uzavřenost systému + okolí vůči vnějšímu prostředí

otevřený systém vůči svému okolí, uzavřený systém + okolí vůči vnější realitě

3. Složitost problémů  rozklad systému + okolí na podsystémy různé hierarchické úrovně a až na prvky Prvek: účelově nedělená část systému (okolí)  konečný strom rozkladu

Příklad konečného stromu rozkladu systému S = systém, PS = podsystém, E = prvek

Postupným rozkladem systému se dospěje k podsystémům až prvkům systému různé hierarchické úrovně. Mezi nimi jsou různé vazby. Obdobně rozklad okolí.

představuje spojení mezi dvěma prvky či podsystémy. Vazba představuje spojení mezi dvěma prvky či podsystémy. Rozlišuje se vstupní vazba (vstup) - kterou na prvek (podsystém) působí ostatní prvky (podsystémy), výstupní vazba (výstup) - kterou prvek (podsystém) působí na ostatní prvky (podsystémy).

Strukturovanost problému souvisí se složitostí dobrá - špatná strukturovanost systém --- tvrdý - měkký se špatnou strukturovaností spojena subjektivita pohledu (tvůrčí přístup, intuice versus rutina)

Živý systém vykazuje základní funkce živé hmoty: růst, rozmnožování, přizpůsobování okolí, zdokonalování = systém otevřený, složitý, špatně strukturovaný, dynamický a kybernetický Dynamický systém zahrnuje čas, jeho chování závisí na čase

Chování systému = reakce na podněty (vstup) z okolí - výstupem vstup A  je obecně celkem n možných výstupů B1 B2 … Bi … Bn

Druhy výstupů - podle jejich znalosti nejsou známy (či alespoň jejich důsledky)  neurčitost známy důsledky, neznáma možnost nastoupení  nejistota známy důsledky + možnosti nastoupení  riziko (stochastický proces) možnost nastoupení = prakticky jistota  deterministický proces Riziko (výstupu Bi při vstupu A) - pravděpodobnost nastoupení varianty výstupu Bi byl-li vstup A

= samořídící se = směřuje k cíli, má svého druhu vědomí Kybernetický systém = samořídící se = směřuje k cíli, má svého druhu vědomí Cíl - požadovaný stav budoucnosti myšlenkově předjímaný člověkem V kybernetickém systému - kromě látek a energií, dochází ke vzniku, přenosu a zpracování informací.

Zpráva a informace Informace - odstraňuje jisté nevědění, nejistotu při rozhodování Zpráva - může (ale nemusí) obsahovat informaci záleží i na člověku, který zprávu přijímá (znalosti + zkušenosti) , zda v ní nalezne informaci

Informační proces = komunikace mezi objektem (vysílačem, vysílatelem zpráv) a subjektem (příjemcem, přijímačem) zpráv

1. v prostoru

spojení minulosti s budoucností v přítomném rozhodování 2. v čase Informace => Rozhodování => Výsledek minulost přítomnost budoucnost spojení minulosti s budoucností v přítomném rozhodování

Struktura kybernetického systému

Podsystémy kybernetického systému S - řídící podsystém (subjekt řízení) O - výkonový podsystém (objekt řízení) I - podsystém příjmu informace Vazby kybernetického systému: i - informační vstup a - aferentní (dostředivá) dráha e - eferentní (odstředivá) dráha z - zpětná vazba p - výstup působení s - snímání výstupu

Rovnovážný stav a stabilita kybernetického systému Znaky struktury kybernetického systému: 1.invariantní - základna systému 2.variantní - přípustné změny fungování - kvantitativní: změny hodnot parametrů fungování - kvalitativní: vznik či zánik některých vazeb a jejich fungování

=> oblast fungování: má dvě hranice: 1. dolní – ohrožení existence 2. horní – co nejlepší fungování

Snaha dosahovat cíle = snaha dosáhnout rovnovážného (stabilního) stavu Rovnovážný stav - vstup odpovídá stavu potřebnému k dosažení cíle U kybernetických systémů je rovnovážný stav spíše trvalou tendencí  dynamická rovnováha ekvifinalita - nezávisí tolik na počátečních podmínkách, nýbrž spíše na parametrech fungování systému

Narušování rovnovážného stavu podněty vnější - rušivé podněty okolí vnitřní - vnitřní nerovnováha procesů uvnitř systému

Protikladné tendence chování kybernetického systému: odstředivá - oddělit, izolovat své části  strukturovanost systému dostředivá - spojovat své části v celek  projev integrační aktivity řízení (usměrňování částí systému) Mezi těmito tendencemi je nesoulad  fluktuace v chování

Význam specializace částí (+) vede k vyšší efektivitě - vyžaduje ale stálost, zejména vnitřních podmínek prostředí zajišťováno tzv. homeostází = mechanismy udržující vnitřní prostředí v předepsaných mezích (-) vede k funkční ztuhlosti (funkční determinovanosti)

Míra nesouladu nesmí překročit určité meze - kvůli odolnosti (zranitelnosti, životaschopnosti) systému s tím souvisí  stabilita systému (opak labilita)

Stabilita systému souhrn aktivit chování systému, při nichž systém v měnících se podmínkách (a) své určité podstatné vlastnosti udržuje nebo (b) tyto vlastnosti v rámci přípustných mezí mění

Nutná podmínka stability kybernetických systémů existence alespoň jedné zpětné vazby Zpětná vazba informační spojení podsystému řízení s určitými říditelnými stavovými proměnnými na výstupu z řízeného objektu. V případě jejich odchylek od předepsaných (žádoucích) působí řízení na stavové proměnné vstupu výkonového podsystému - s cílem: vyvolat určitou reakci v chování systému.

Reakce dynamického systému na změny prostředí: a) odezva - přímá (bezprostřední) reakce b) přizpůsobení - dlouhodobá změna ve variantní složce struktury systému

Společenství (jako živý systém) - znak: aktivní jednání Základní vlastnosti jsou ve schopnosti: 1. Reakce (odezvy) na změny podmínek přizpůsobením a) pasivním - přijmutí způsobu existence, který nabízí okolí, b) aktivním - orientace na řešení variantních znaků zvyšujících vyhlídky přežití a růstu. 2. Výměny látek, energií, informací - v podstatě ekonomická stránka existence 3. Reprodukce - orientace na progresivní (inovace, ochrana, obrana)

Entropie a) informační - míra „nedostatku” informací systému b) termodynamická - míra neuspořádanosti mechanického pohybu k „cíli” Spojení obou entropií: míra „neuspořádanosti” je spojena s mírou „neinformovanosti”  infomace = záporná entropie = negentropie

Souvislosti entropie: s hydrodynamikou tekutin - laminární tok (laminarita): uspořádaný jedním směrem k „cíli” - turbulentní tok (turbulence): neuspořádaný až chaotický pohyb chaos „bezcílný” pohyb s uspořádaností systému ve vazbě na prostředí A. uzavřený systém  vývoj k chaosu - „tepelná smrt” B. otevřený systém (společenství)  přizpůsobuje se okolí

Otevřenost versus uzavřenost systému nutná jistá uzavřenost (vydělení se) - jinak nejde o systém nutná jistá otevřenost - přílišná otevřenost vede ke „smrti”, splynutí s okolím

Vývoj z hlediska entropie Z hlediska míry otevřenosti systému jsou dvě složky entropie: 1. ireverzibilní (nevratná) - reprezentuje nevratné děje spojené s uvolňováním energie z transformace látky, 2. evoluční (vývojová) - reprezentuje děje v systému spojené se vstřebáváním energie z okolí a s uspořádáváním látky a energie. Celková změna entropie otevřeného systému = součet změny obou uvedených složek.

Případy změny celkové entropie: 1.etapa růstu - vývojový progres, větší uspořádání systému, celková entropie klesá, 2.etapa stagnace, - maximum možného uspořádání systému, celková entropie se nemění, 3.etapa degradace - vývojový regres, rozklad systému, celková entropie roste.

Ireverzibilní složka - u reálných systémů vždy roste - u nereálných (idealizovaných) - je stálá (nulový růst) <==> perpetuum mobile 2. druhu (stroj se 100%-ní účinností) Celková entropie se nemění či klesá jen v důsledku poklesu evoluční složky entropie - ta je vázána na informace a jejich využití k inovacím systému.

Teorie vývoje a synergetika Evoluční (descendenční) teorie - všechny objekty univerza a jejich struktury vznikly dlouhým postupným vývojem ze struktur a forem jednodušších. Kreační teorie - svět neměnný, stvořen zásahem „vyšší moci”, případně „vyšší moc” je „první hybatel” vývoje. Skutečností je, že systém dostatečně složitý projevuje schopnost samoorganizace = samopohyb projevující se tvorbou kvalitativně nových struktur systému. Synergetika - studium synergických („součinnostních”) hledisek reality = jejich synergie - jak probíhá proces samotvorby uspořádávání

Závěry ze synergetiky: vedle látek, energií, informací patří k popisu objektu čas a prostor Objekt = časoprostorová struktura  má vznik - vývoj - příp. zánik Čas a prostor nejsou homogenní, nýbrž závisejí na konkrétní době a konkrétním místě - na konkrétním obsahu vývoje. Jsou vnitřními součástmi systému.

Tím překonán rozpor v chápání anorganického a organického vývoje termodynamické zákony: systémy spontánně směřují do méně uspořádaných stavů vývojový princip biologie (a dialektiky): vývoj spočívá ve směřování od méně dokonalých struktur ke strukturám dokonalejším Ukazuje, že jak živé, tak neživé systémy se vyznačují spontánním přechodem do stavů s větší uspořádaností, jestliže intenzivně přijímají z okolí látky a energie.

Předpoklady vzniku nového  součinnost čtyř základních činitelů (podsystémů): 1.evolučního materiálu, 2.variability (rekombinace, mutace) evolučního materiálu, 3.výběru nových variant ve spolupráci systému a jeho okolí, 4.fixování výběru, tj. vytvoření struktur systému, které zajišťují výsledky výběru. Vznik nového (a s tím spojený zánik starého) je u složitých systémů možný tehdy, když se přiblíží k hranici své stability, tj. do stavu, který je dostatečně vzdálen od rovnovážného stavu.

Zpětná vazba a stabilita systému Existence alespoň jedné zpětné vazby mezi částmi systému je podmínka nutná, nikoli však postačující  zpětná vazba musí být kompenzační = být schopna oslabit účinky odchylky stavové proměnné, s níž je spojena.

Jsou dva druhy zpětné vazby (podle druhu odezvy): 1. Negativní - působí ve směru zmenšování odchylky stavové proměnné. Je tak vždy vazbou kompenzační. 2. Pozitivní - odchylku stavové proměnné zvětšuje  kompenzační jen za podmínek, při nichž může dojít k „překmitu” stavové veličiny do blízkosti hodnoty odpovídající jinému stabilnímu stavu systému, než byl výchozí. Následně musí dojít k přibližování se („dokmitávání”) hodnoty stavové veličiny k nové hodnotě odpovídající adaptaci systému k jeho novému chování - na tom se pak podílí určitá negativní zpětná vazba.

Shrnutí: Dojde k takovému dočasnému narušení stability systému (tzv. deterministickému chaosu), které zajistí strukturální přestavbu dostatečně synchronně se změnami v jeho okolí  nutná dostatečná souhra pozitivních a negativních zpětných vazeb systému - jinak zánik systému. Deterministický chaos = skryté uspořádání

Nezbytný předpoklad vzniku samoorganizace: fluktuace = procesy vnitřní variace struktur systému. Ve spojení s pozitivní zpětnou vazbou vedou k samoorganizaci. Fluktuace vyvolány v podstatě vnějšími silami - „disharmonií” energie mezi systémem a okolím  vznikají nahodilé vazby systém - okolí (do okolí je třeba zahrnout nové části z vnějšího prostředí, které „najednou” ovlivňují daný „problém”) Jsou to „zkoušky” systému - jeho nových podob (mutace)

Chování okolí k mutantu: a) rychle mutanta rozkládá, b) je k existenci mutanta neutrální, c) je k existenci mutanta příznivější než k původnímu systému. Příznivější chování okolí k mutantu se nejspíše projeví po dosažení etapy kulminace.

V okamžiku vzniku je mutant nahodilou změnou, systém je v tzv V okamžiku vzniku je mutant nahodilou změnou, systém je v tzv. bifurkačním bodě, tj. štěpí se na možné směry. Jde o kritický bod ve vývoji systému. Vývoj připouští dualismus - a) mutace negativní - „slepá větev” ve vývoji, b) mutace pozitivní - k systému vyšší úrovně, progresivní větev vývoje.

Vývoj systému dán fluktuacemi v systému, tj. náhodnými jevy. Možnosti řízení vývoje systému Vývoj systému dán fluktuacemi v systému, tj. náhodnými jevy. Kombinování fluktuací v prostoru a čase = stochastický vývojový proces. Činnost lidí = „vědomé fluktuace”. Jsou vkládány do živelného (spontánního, samovolného) procesu. „Vědomá fluktuace” - její pravděpodobnost nastoupení se blíží jistotě s mírou vědomosti důsledků činnosti.

Typy řízení V řízeném systému existují jeho dva základní podsystémy řídicí podsystém, tzv. subjekt řízení a řízený podsystém, tzv. objekt řízení. Uvedli jsme, že základní podmínkou řiditelnosti kybernetických systémů je existence zpětné vazby. Jsou přitom tři možné základní typy jejího uplatnění. Při systémovém přístupu k řízení se všechny tři typy uplatňují ve vzájemné kombinaci, podle konkrétního případu řízení.

Otevřené řízení „řízení” - působení „subjektu řízení” na „objekt řízení” „vstup” - působení okolí na systém „výstup” - působení systému na okolí Zpětná vazba je nezřetelná - informace o chování systému a jeho okolí v minulosti zahrnuty do programu činnosti. Vyžaduje zabezpečovat stabilitu podmínek, v nichž mají podsystémy působit.

Schéma otevřeného řízení

Řízení zpětnou vazbou Klasická zpětná vazba - informace o výstupu. Nevýhoda: odchylka se musí nejprve objevit  zpožděná reakce na změny, reakce spíše na to, co bylo (časová prodleva)

Schéma řízení zpětnou vazbou

Řízení dopřednou vazbou Dopředná vazba = informační vztah subjektu řízení se vstupem do systému. Výhoda: možnost včasné reakce na signály změn v okolí - reakce na to, co bude Nevýhoda: nesnadnost „pohledu do budoucnosti” - neúplnost informací, velké množství variant, možnost iluzí a dezinformací.

Schéma řízení dopřednou vazbou

Někdy lze na vstupy (okolí) působit. Toho se dociluje vytvořením podsystému ovlivňování vstupů: část okolí „začlení” do systému a že je ovlivňována tak, aby vstupy do objektu řízení nevyvolaly nežádoucí odchylky výstupů ze systému

Schéma řízení s ovlivňováním vstupu

Cykly vývoje společenství Běžný (normální) stav - dynamická rovnováha systém - okolí. Krizový stav v širším smyslu - zřetelná nerovnováha systém - okolí, poruchy fungování systému. ‘η ίσις = rozhodnutí, rozlišení, výběr, soud [vej-ti] krize ohrožení příležitost

Krizový stav v širším smyslu = mimořádný stav Krizový stav v užším smyslu = krizový stav - vyvrcholení mimořádného stavu v negativním směru, kdy výrazně převažuje ohrožení systému nad příležitostmi k jeho rozvoji. Záleží na míře živelnosti (spontánnosti, samovolnosti) vývoje, do jaké míry je subjektem řízení zvládán (řízen).

Možné varianty vývoje společenství

- živelný vývoj - směr ke katastrofě až k zániku - řízený vývoj - příležitost inovace běžného stavu, záchrany, zvratu nepříznivého vývoje Klíčové prvky zvládání krizí: komunikace, kultura, tvůrčí klima, složitost struktury, úroveň řízení, úroveň příprav, nákladnost (zdrojová náročnost) opatření.

Analýza ohrožení = systémový přístup k ohrožení

Legenda: Oi - ohrožení určitého druhu Ri - riziko -- možnost (pravděpodobnost) nastoupení ohrožení (nebezpečí) určitého druhu; spojeno více se statistickým souborem, tj. s minulostí, se zpětnou vazbou Ši - možná škoda, důsledky pro systém -- kvalitativní („životní” funkce), kvantitativní; spojeno více s předvídáním, tj. s dopřednou vazbou

Jde o vícekriteriální rozhodování nutnost spojení do jednoho ukazatele  Míra ohrožení - „shrnutí” obou hledisek do jednoho ukazatele. Prioritní je, jaká je možná škoda. Formálně je mírou ohrožení míněn součin (tzv. kartézský součin), který je roven obsahu obdélníka OŠiOiRi, tj. v geometrické podobě jde o plochu obdélníka.

Problém, který je spojen s mírou ohrožení, ve spojení obou ukazatelů (škody a rizika) do jednoho ukazatele: Obsahy obdélníků OŠ1O1R1 a OŠ2O2R2 stejné - O1,O2 leží na stejné hyperbole:

Knowledge itself is power. Vědění samo je moc. Závěr Nepředvídanému se nelze vyhnout, lze se na ně ale připravit - nejvýznamnějšími zdroji jsou především dovednosti, znalosti a schopnosti lidí: Knowledge itself is power. Vědění samo je moc. Francis Bacon (22.11.1561 - 9.4.1626) Gouverner c'est prevoir. Řídit znamená předvídat. Henri Fayol (29.7.1841 - 19.1.1925)