Эмерджентность - свойство системы

Девятое из 12 свойств систем.

Эмерджентность - пожалуй, это свойство более всех остальных говорит о природе систем. Начнем его изложение с примеров.

Примеры эмерджентности

Пример механический

С двумя взаимодействующими булыжниками можно произвести эффекты, невозможные при их отдельном использовании: издавать стуки, высекать искры, колоть орехи и т.д.

Пример химический

При соединении водорода с кислородом, обладающих каждый рядом особенных свойств, по формуле H2O возникает новое замечательное вещество - вода. Свойства воды, многие из которых изучены не до конца (роль воды в живой и неживой природе, талая вода, вода омагниченная с их отличиями от обычной воды, память воды и т.п.), не являются производными от свойств водорода и кислорода.

Пример биологический

Мужская и женская особи двуполой популяции обладают каждая своими индивидуальными особенностями. Но только при их соединении возникает возможность продолжения рода, образования социума и т.д.

Пример логико-математический

Пусть у нас есть два черных ящика с одним входом и одним выходом. Каждый из них может работать только с целыми числами и выполнять только одну простенькую операцию: к числу на входе прибавлять единицу:

Соединим их теперь в систему по кольцевой схеме:

У нас получилась система S, без входов и с двумя выходами. На каждом такте работы схема будет выдавать большее число, причем замечательно, что на одном выходе будут появляться только четные, а на другом - только нечетные числа. Правда, красивый пример?

Теперь сделаем выводы. Объединение частей в систему порождает у системы качественно новые свойства, не сводящиеся к свойствам частей, не выводящиеся из свойств частей, присущие только самой системе и существующие только пока система составляет одно целое. Система есть нечто большее, нежели простая совокупность частей. Качества системы, присущие только ей, называются эмерджентными (от англ. "возникать").

Откуда же берутся эмерджентные свойства, если их нет ни у одной из частей? Что в системе несет ответственность за их появление? Ответ найдем в логико-математическом примере. Соединим те же два черных ящика по-иному, в параллель:

Полученная система S2 имеет один вход и один выход. Если на вход подать число n, на выходе будет n+1. Выходит, S2 арифметически тождественна каждому элементу и ее арифметическое свойство не является эмерджентным (в отличие от S1)! Но мы уже знаем, что у системы обязательно есть эмерджентные свойства. Выясняется, что таковым у S2 оказывается способность выполнять операцию п+1, даже если один из элементов выйдет из строя, т.е. повышенная надежность. В теории надежности этот способ известен как резервирование - повышение надежности за счет введения в схему избыточности.

Легко видеть, что S1 и S2, состоящие из одинакового числа одинаковых элементов, отличаются только схемой их соединения, т.е. структурой. Структура системы и определяет ее эмерджентные свойства.

Итоги

1. У системы есть эмерджентные свойства, которые не могут быть объяснены, выражены через свойства отдельно взятых ее частей. Поэтому, в частности, не все биологические закономерности сводимы к физическим и химическим; социальные - к биологическим и экономическим; свойства компьютера не объяснимы только через электрические и механические законы.
2. Источником, носителем эмерджентных свойств является структура системы: при разных структурах у систем, образуемых из одних и тех же элементов, возникают разные свойства.
3. У системы есть и неэмерджентные свойства, одинаковые со свойствами ее частей. Например, для технических систем это объем, масса; арифметика для S2 и т.д. И у системы в целом могут быть неэмерджентные свойства (например, окраска автомобиля). Важным и интересным случаем, когда части системы обладают свойствами системы в целом, является так называемое фрактальное построение системы. При этом принципы структурирования частей те же, что и у системы в целом. Фракталы наблюдаются в природе (иерархическое управление в живых организмах, тождество организации на различных уровнях в естественно растущих системах - биологических, геологических, демографических и т.п.), математики разрабатывают абстрактную теорию фракталов.
4. Эмерджентность демонстрирует еще одну грань целостности. Система выступает как единое целое потому, что она является носителем эмерджентного свойства: не будет она целой, и свойство исчезнет, проявляется это свойство, значит, система цела. Пример: ни одна из частей самолета летать не может, а самолет летает.
5. Эмерджентность является другой, более развитой формой выражения закона диалектики о переходе количества в качество. Оказывается, для перехода в новое качество не обязательно "накопление" количества ("последняя капля переполнила чашу", "последняя соломинка переломила хребет верблюду"). Для появления нового качества достаточно объединить в целое хотя бы два элемента.
6. Заметим, что динамический аспект эмерджентности обозначен отдельным термином - синергетичность, и исследованиям синергетики посвящена обширная литература.

© Тарасенко Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): Учебник. - Томск; Издательство Томского университета, 2004. ISBN 5-7511-1838-3