Насколько нужны начальники Ч.4 (Из Серии: Свобода, равенство, братство)

  НАСКОЛЬКО НУЖНЫ НАЧАЛЬНИКИ?

ОБЛИК ИДЕАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

(Ч.4. Из серии  «Свобода, Равенство, братство …»)

Отвечая на этот вопрос, применим опять таки инженерный подход,  рассматривая  на примере измерительных технических устройств распределение функций отдельных блоков:  выполняющих вещественную функцию - «работу» (в нашем случае сбора информации) и осуществляющих решения,  т.е. исполняющих управленческую  «работу» (по сути виртуальную). 

    Первые - производят на своем выходе формирование распределения апостериорной вероятности  параметра наблюдаемого сигнала,  в техническом плане они представляют собой набор корреляторов с переменным значением опорных сигналов,  настроенных на прием измеряемого сигнала, параметры которого могут изменяться в заданном диапазоне.  Значения амплитуд  сигналов на выходах корреляторов  характеризуют апостериорное распределение искомого параметра сигнала, представленное в дискретном виде с некоторым шагом (чем больше корреляторов,  тем меньше шаг и точнее воспроизведение функции распределения вероятности).

    Вторые - осуществляют выбор наиболее правдоподобного ответа на вопрос,  каково истинное значение параметра  полезного сигнала, который  на практике всегда  искажен  присутствующими  на входе измерителя помеховыми сигналами, т.е. решают,  какое значение из всех возможных истинное.  Т.о. осуществляется оценка параметра,  которая есть произвол,  по сути, оценка – волюнтаристское решение «начальника» измерительного устройства. На основе полученной от всех исполнителей (корреляторов или фильтров) информации он делает свою интегральную оценку  и выдает ее «вверх».   Сидящий над ним начальник уже не владеет всей полнотой  информации на участке, подконтрольном рассматриваемому нами нижестоящему  начальнику,  полученную оценку он воспринимает уж как истинную. Помимо информации, полученной от рассмотренного нижестоящего начальника, он получает информацию от ряда других начальников, в которых те дают свои оценки на вверенных им участках (в нашем случае измерителей других параметров сигнала).  В результате он становится обладателем сведений обо всех интересуемых параметрах сигнала,   на основе этих сведений производит формирование образа  и последующее распознавание сигнала, т.е. его идентификацию.  Т.о. для «начальника» более высокого уровня  нижестоящие начальники являются  исполнителями.  Результаты идентификации, которые также являются волюнтаристским решением,  выдаются вышестоящему начальству.  Тот, например, одновременно получает данные идентификации объекта,  исследуемого как с помощью  радиоэлектронного зондирования (радиолокационной станцией), так и  станций оптического, инфракрасного наблюдения  и ультразвуковой локации.  По совокупности произведенной  идентификации  локаторами разных физических принципов и диапазонов волн он производит идентификацию  обнаруженного объекта.  Затем, еще на более высоком уровне производится идентификация группы объектов (например, ордера кораблей).  И т.д.     

    Как видим,  всю полноту информации добывает нижнее звено  линейных работников (в измерительных устройствах эту функцию выполняют линейные фильтры),  на всех последующих этапах производится  переработка этой информации с выдачей промежуточных решений все более высокого уровня, вплоть до итогового, самого главного.  Для РЛС  это идентификация цели и решение на выстрел или отбой.  Для прочих систем, в том числе производственных и социальных групп,   трактовка  низовой деятельности линейных работников и начальников разных уровней,  разумеется, является иной,  но с формальной стороны действия и тех и других  могут быть проанализированы и оценены аналогичным образом. 

    Но вернемся  к техническим аналогам  информационно-измерительных систем.  Как уже было отмечено выше,  основой таких систем являются  линейные фильтры и решающие устройства.  

    Линейный фильтр выполняет функцию накопления (интегрирования) энергии сигнала  в некотором «скользящем» временном окне.  В каждый физический момент времени на выходе такого фильтра присутствует отклик на сигнал, существовавший на предшествующем интервале времени, равном постоянной времени этого фильтра (которое равно длительности скользящего окна).  Отклик на выходе фильтра меняется по амплитуде в зависимости от того, насколько момент снятия отсчета рассогласован во времени с моментом окончания сигнала.  Если амплитудная частотная характеристика фильтра совпадает с формой  спектра сигнала, то на выходе такого фильтра образуется отклик, который характеризует апостериорный закон распределения вероятности временного положения импульса (именно этот параметр в рассматриваемом случае предполагается искомым). Дальнейшая обработка сигнала производится решающим устройством, делающим выбор наиболее вероятного значения параметра в «разрешенном» временном окне (обычно по положению максимума выходного отклика фильтра, т.е. по критерию максимума функции правдоподобия). 

     Принципиальная разница в производимой работе фильтра и устройства оценки параметра  (решающего) состоит в следующем.

    Фильтр производит первичную обработку данных, в результате которой выдается  «на гора» вся полнота новых апостериорных (после опытных)  сведений о сигнале, которая  может быть получена с использованием имеющихся энергетических ресурсов (энергии сигнала) и информационных ресурсов, т.е. априорных, предварительных сведений о параметрах сигнала.

   Решающее устройство производит лишь анализ уже добытой информации, ее вторичную обработку, результатом которой является отбрасывание всех возможных решений о значении параметра, кроме одного, наиболее вероятного, которое и принимается за оценку искомого параметра. Решающее устройство новой информации физически не выдает, а только принимает решение на основе полученного на выходе фильтра, апостериорного закона распределения вероятностей искомого параметра,  и заданного или принятого им критерия принятия решения!     Если критерий оценки задается сверху,  то и сам «начальник» является лишь техническим исполнителем решений, и творчества его деятельность не содержит, напротив, если  критерий оценки он выбирает сам, то его  деятельность носит творческий характер.  Т.о.  не каждый начальник является  творцом. (В действительности даже на самом высоком уровне самый главный начальник – царь, и тот свободен в выборе решения не часто). 

    Линейный фильтр выполняет  неизменную однородную задачу  (накопления энергии сигнала в заданном интервале времени и заданном диапазоне частот),  так же как линейный работник выполняет простую заданную работу, и творчества его труд не содержит.

   Главной характеристикой первичного труда линейного работника является его физическая реальность,  энергетическое содержание,  тогда как труд управленца  имеет виртуальный характер.

    Увеличение времени анализа  сигнала              приводит к пропорциональному повышению точности оценки параметра. Это связано с тем, что по мере накопления энергии сигнала кривая распределения апостериорной плотности вероятности становится все более острой,  постепенно функция апостериорного распределения параметра приобретает вид тонкого пика,   максимум которого все точнее характеризует истинное значение параметра. Предельное значение точности оценки параметра достигается при накоплении энергии всего сигнала, т.е. при длительности анализа равной длительности исследуемого сигнала.  Если длительность сигнала неизвестна, то длительность анализа является величиной переменной, в таком случае он продолжается столько времени,  сколько необходимо для достижения требуемой достоверности измерений,   при этом параметры фильтров являются переменными величинами,  также как и их число (это вызвано тем, что при увеличении времени накопления сигнала разрешающая способность по любому параметру возрастает,  а следовательно и количество требуемых  для  перекрытия всего исследуемого диапазона  фильтров).  В том случае, когда неизвестными являются сразу несколько параметров,   измерителю необходимо иметь набор фильтров,  настроенных на все возможные значения параметров.  Общее количество таких фильтров равно произведению количества интервалов разрешения параметра «а», на количество интервалов разрешения  параметра «в»,  на  количество интервалов разрешения параметра «с» и т. д.

    Очевидно, что при таком подходе требования к аппаратурным ресурсам не всегда могут быть выполнены, или их нецелесообразно выполнять по экономическим соображениям. Поэтому обычно используются двух или многоэтапные процедуры оценивания параметров сигнала,  при которых на первом этапе производится грубая оценка,  затем  в суженом интервале более точная и т.д. На каждом этапе производится обязательное предварительное решение,  в каком интервале параметра из нескольких рассматриваемых находится искомый сигнал,   управленческий процесс и представляет собой последовательность  таких решений.  В результате такого управления измерительным процессом существенно сокращаются аппаратурные  и временные затраты,  уменьшается объем измерительных  действий. Однако возрастает  вероятность аномальной  ошибки (сбоев в работе измерителя) и  падает точность   измерений.  Аномальная ошибка связана  с тем, что сам факт присутствия сигнала в суженном на этапе предварительной обработки диапазоне значений в общем случае определяется  с ограниченной достоверностью, и всегда существует вероятность того, что параметр сигнала окажется в «отброшенной » зоне. Чем больше таких предварительных этапов сужения  исследуемой зоны возможного нахождения параметра, тем  больше вероятность того,  что с водой выплеснули и ребенка.  

    В принципе, в решающем устройстве, которое на некотором промежуточном этапе измерения отбрасывает все возможные оценкипараметра сигнала кроме тех, которые лежат в ограниченном диапазоне, сужая на каждом последующем этапе зону неопределенности параметра сигнала, нет абсолютной необходимости, желательность такой процедуры диктуется лишь ограниченностью аппаратурных  ресурсов, которая не позволяет обеспечить необходимую  скорость обработки информации для анализа сигналов в реальном масштабе времени.  По мере бурного развития вычислительной техники острота такой аппаратурной проблемы  снижается, или даже вовсе снимается, и появляется возможность резкого снижения количества промежуточных этапов решения, которые лишь добавляют «управленческий шум»,  приводя к снижению вероятности правильных действий системы в целом. Наименьшими информационными потерями обладает система, которая одновременно с измерением всех имеющихся параметров, на сбор которых используется весь отпущенный ресурс времени, производит и решение,  есть ли вообще на входе приемного устройства  (или на входе одного из его каналов) полезный измеряемый сигнал, или  присутствует только помеха. Поясним этот важный момент.

    До конца 60-х годов прошлого века в радиолокации, связи, навигации и т.д. использовались преимущественно двухэтапные процедуры обработки сигналов: на первом этапе производилось обнаружение сигнала в некоторой зоне неопределенности по частоте, дальности, углу, а на втором в «кольце автосопровождения» производилось дискриминирование параметров сигнала.  Возросшие требования к радиоэлектронным системам с одной стороны,  и появившиеся технические возможности с другой, определили дальнейшее развитие теории обработки сигналов и создание систем нового поколения,  реализующих алгоритмы совмещенной оценки и обнаружения сигнала.  Реализация подобных алгоритмов потребовала дополнительных аппаратурных затрат, однако позволила существенно повысить ТТХ информационно-энергетических систем. Это связано с тем обстоятельством, что в системах использующих алгоритмы одновременного измерения и обнаружения более эффективно используется главный невосполнимый ресурс – ресурс времени! В такой измерительной системе начинает производиться измерение параметров входного сигнала, могущего представлять собой смесь полезного сигнала,  шума и помех, не дожидаясь решения обнаружителя о наличии сигнала в данном окне разрешения.  Тем самым достигается увеличение реального времени анализа параметров сигнала. Измерительная система работает «без отдыха», постоянно выдавая информацию о параметрах якобы существующего сигнала. Но разрешение на использование этой информации производится лишь после того, как степень достоверности присутствия на анализируемом сигнале достигла достаточной величины. Тогда вся информация, накопленная о сигнале за время его предварительного анализа, принимается за истинную. В системах с разделенным обнаружением и оценкой сигнала время, затраченное на обнаружение сигнала, является потерянным для оценки сигнала, и может иметь место ситуация, когда обнаруженный источник излучения после принятия решения о начале анализа параметров его излучения прекратил свою работу.  Поэтому подобные системы одновременного обнаружения и анализа сигнала  в первую очередь нашли применение в системах радиотехнической разведки и радиоэлектронной борьбы, работа которых характеризуется максимальной априорной неопределенностью параметров излучения противника, который использует все возможные способы для скрытия параметров излучений своих радиоэлектронных средств, начиная от засекречивания данных  и кончая использованием сложных псевдошумовых кодированных сигналов.

    Основным отличием разведывательного приемника по сравнению, например,   с радиолокационным, связным или навигационным  является его многоканальность по всем анализируемым параметрам. Каждый из этих каналов, по сути, строит апостериорную плотность вероятности параметра в диапазоне его разрешения, а все вместе каналы формируют многомерное тело неопределенности по всем возможным значениям разрешаемых  параметров. Это и есть доступная максимальная информация о совокупности полностью неизвестных параметров. А как ею распорядиться лучше всех знает тот, кто одновременно (!) видит многомерную фигуру тела неопределенности. Поэтому так важно отнести окончательное решение по мере возможности и на более позднее время и на возможно более высокий иерархический уровень управленческой пирамиды.

   Это и есть ответ на вопрос, насколько необходим каждый конкретный управленец на своем месте.  Чем меньше промежуточных управленческих звеньев, тем лучше.

    В идеале решение (или их совокупность) должно приниматься на самом верхнем уровне, полномочном гибко перераспределять все имеющиеся ресурсы исходя из всей совокупной  информации, а не из ее отдельных фрагментов. Но для этого необходим мощный вычислительный центр, единый мозг системы.  Реализация такого подхода  приводит к сокращению времени, отводимого на процедуры  решения, что обеспечивает наиболее полное использование для измерения ресурса времени, что в свою очередь  приводит к увеличению разрешающей способности каждого отдельного измерительного канала.  Для сохранения прежнего требуемого диапазона анализируемого  параметра количество  параллельных каналов приемника-анализатора при этом  должно увеличиться во столько же раз, во сколько увеличилось время анализа.  Таким образом, происходит замещение непроизводительного труда промежуточных решающих устройств на производительный труд «линейных работников» первичного уровня и повышается эффективность  использования  главного ресурса – времени.

   Итак, многомерная задача измерения и принятия решений на основе получаемой информации в сложных кибернетических системах  предельно поляризуется и распадается на две отдельные группы задач, решаемых параллельно: собственно измерительную,  и собственно управленческую.    Измерители – исполнители выдают предельно качественную информацию сразу на самый верх, в единый центр.  Управитель (единый) решает сразу многомерную задачу, стоящую перед системой. Измеритель отвечает за качество информации, управитель – за качество решения. Промежуточные звенья отсутствуют, а, значит, отсутствует «информационное внутреннее сопротивление», и, соответственно, потери управления и предельно повышается  мощность управляющей системы.  Напротив, максимальное предельно возможное время действия, выделяемое каждому измерителю-исполнителю   позволяет ему снизить свое «внутреннее сопротивление» до минимально возможного,  а, значит,  достичь максимального коэффициента использования энергии (КЭ) измерителем для решения информационной задачи. (В информационной радиоэлектронной системе время накопления сигнала определяет качество его фильтрования из шумов).  

    Облик идеальной информационной системы  представляет собой единый вычислительный центр (мозг), к  которому подведены каналы сбора информации,  представляющие собой датчики, настроенные на все возможные значения параметров (на все разрешенные «окна») обнаруживаемых и измеряемых сигналов (глаза,  способные видеть во всех  необходимых диапазонах частот  с необходимым разрешением).

     Таким образом, мы пришли к обоснованию облика идеальной информационно-энергетической системы, отличающейся от информационной системы наличием исполнительных органов.

   Облик «идеальной информационно-энергетической системы»  представляет собой единый мозг,  к которому подсоединены напрямую каналы сбора информации, и щупальца – исполнительные механизмы.

    Идеальную информационно-энергетическую систему можно представить в виде спрута, у которого на концах щупальцев  есть и глаза.

   Реальному спруту хватает и двоих глаз, расположенных на голове, но если бы размеры его были  большими, чем дальность видимости в среде, то ему бы без вынесенных на свою периферию источников информации не обойтись.  Реальный спрут,  система высокоточного оружия с АВАКСом  в качестве мозга и датчиками – РЛС наведения на  самонаводящихся ракетах  и самолетах авиационного соединения  и реализует   указанный оптимальный принцип построения системы.

***

     Как видим, необходимость большого числа «начальников» определяется лишь несовершенством подчиненных, неспособных увидеть свою задачу в ее проекции на задачи системы и сорганизовать свои действия с другими соисполнителями,  что связано с отсутствием у них прямого доступа к архивам всей  полезной априорной информации,  а также блокированием каналов передачи результатов их работы (информации о совершенном полезном действии) в центр системы и непосредственно друг другу.   Т.е. начальники образуют «нервную структуру»,   промежуточное, связующее звено центра и периферии системы, передавая «вниз» команды исполнения, и передавая «наверх» результаты работы.  Необходимость такой внутренней нервной многоступенчатой организации связана с  физической удаленностью исполнителей от центра и большим их количеством,  что делает невозможной взаимоувязку действий  каждого работника со всеми остальными. 

    Потребность в промежуточных управленческих звеньях системы растет по мере ее расширения в пространстве.  Очевидно, то же справедливо во временном измерении - имеется в виду время ее действия.  Начальники, являясь связующим звеном между главным правителем и исполнителями, производят распределение работ во времени и между работниками,  размещенными в разных  сегментах пространства.  Чем больше ресурс времени и пространства имеет система, тем больше требований предъявляется к ее управленческой структуре, и это становится понятным, если  представить все действие, производимое системой, как совокупность отдельных независимых действий отдельных субъектов системы на некоторых интервалах времени  и  пространства, размеры которых, собственно, и обеспечивают  независимость действий субъектов.  Также как сложность сигнала определяется количеством независимых во времени или частоте элементов,  так же и сложность социальной системы определяется количеством ее субъектов, способных действовать самостоятельно. Ресурсы времени и пространства и позволяют  обеспечить независимость действия субъектов системы.  Поскольку в реальных системах независимостью (потенциальной способностью автономных действий) обладает только часть субъектов, то следует говорить об эффективном количестве ее субъектов,  которое и определяет ее эффективную сложность.

    Если сложность системы есть ее объективное достоинство, характеризующее потенциально достижимый системный эффект,  то  сложность структуры подсистемы управления (управленческого аппарата), напротив,  является ее недостатком, поскольку,  как было отмечено выше, управленческие решения не привносят ни дополнительной информации,  ни  производят реальную физическую исполнительскую работу. 

    В социальных системах  издержки громоздкого  административного аппарата  очевидны  и не специалистам,  социологи и экономисты даже вывели эмпирический закон,  который гласит:  после достижения аппаратом управления некоторой критической величины он  замыкается на себе и уже не нуждается в объекте управления.   

    Сложность управленческой как технической, так и социальной системы, проявляемая, в частности, в ее многоступенчастости и иерархичности, есть всегда следствие ограниченности технических, аппаратурных ресурсов, либо организационных и интеллектуальных, приводящей к невозможности одновременного параллельного подсоединения исполнителей к главному руководителю. Но это проблема техническая, аппаратурная или организационно-техническая и социально-политическая,   а значит, в принципе, решаемая. 

    Развитие социальных систем неизбежно будет происходить именно в этом направлении, т.е. в  направлении усложнения систем, увеличения автономности их исполнительных элементов одновременно с совершенствованием и сокращением «административно-командного»  аппарата.

    Сложность и, следовательно, эффективность системы не связаны прямо с общим количеством ее элементов, выполняющих функцию управления.  Она характеризуется количеством только энергетических элементов занятых «производительным трудом», т.е. количеством отдельных самостоятельных  исполнителей – «некоррелированных энергетических элементов».  Существование административно-командной пирамиды определено лишь несовершенством центрального управленческого аппарата,  и несовершенством (или отсутствием) автономного управленческого аппарата каждого элемента (неразвитостью интеллекта индивида).

    Резервы повышения эффективности управления системы  практически бесконечны, они связаны, прежде всего, с перераспределением функций управления на сами исполнительные элементы, которые с одной стороны должны иметь возможность использовать всю необходимую для решения задачи априорную информацию центра в реальном масштабе времени,  а с другой - иметь властные полномочия для самостоятельного принятия решений.  

   (Здесь речь идет только о повышении эффективности управления,  а не эффективности функционирования системы,  которая  конечна  и определяется ее «ресурсом сложности». В данном случае, когда мы говорим о повышении эффективности управления, то подразумеваем снижение издержек на содержание непроизводительного аппарата управления.  Устранение аппарата управления при переходе на самоуправление практически устраняет  расходы на его содержание и т.о. достигается практически бесконечный рост эффективности управления. Конечно, на воспитание и образование самостоятельных работников тоже нужны затраты, но пока  мы их не рассматриваем.).  

    Технически такие  возможности появляются с  использованием мощных автономных систем сбора и обработки информации  и автоматизированных систем управления. В социальных системах – переходом от командных методов управления к общественному самоуправлению.

    Тем не менее, решение задач высокого иерархического уровня не может быть произведено каждым исполнителем,  главной задачей которого является, все-таки, выполнение конкретных энергетических действий. Кроме того, существуют интеллектуальные ограничения:  в силу естественного разброса интеллектуальных способностей людей: даже при наличии высокого уровня образования далеко не каждый гражданин общества способен в принципе решать сложные задачи.   Они могут быть решены только в управленческом органе,  занимающемся исключительно специфической управленческой деятельностью, состоящем из профессионалов.  «Низы»  вырабатывают лишь критерии решений. 

   При этом задачи центральных управляющих элементов должны быть сведены к минимуму – выработке стратегии и тактики общих действий на основе принятых на общественном референдуме критериев и с учетом внешней и внутренней ситуации, а также  распределению задач  и ресурсов системы между ее элементами с учетом приоритета задач в динамике их изменения.

Константин Абакумов  4.04.2004   ( ред. 5.12.2015)