Общесистемные_закономерности_Эмерджентность_Эшби (1)

1.

Общесистемные закономерности
Эмерджентность и закон необходимого разнообразия (Эшби)
Дисциплина: Основы системного анализа
ФИО: ____________________
Группа: ________________
Дата: __________________

2.

План
Вводная
• Что такое система и общесистемные
закономерности
• Эмерджентность: смысл, причины, примеры
• Разнообразие (variety) и закон Эшби
• Как применять: управление, организация, ИТ/ИБ
• Связь двух закономерностей и выводы
02

3.

Система как целое
Контекст
• Система = элементы + связи + цель/функция
• Поведение определяется взаимодействиями, а
не только частями
• Важны границы системы и среда
• «Целое» часто ведёт себя иначе, чем сумма
частей
Связи → поведение
03

4.

Эмерджентность: определение
Эмерджентность
• Эмерджентность: свойства целого, которых нет у
отдельных частей
• Появляется из взаимодействий и структуры
• Идея: «целое больше, чем сумма частей»
“Новые системные свойства возникают только при взаимодействии элементов.”
04

5.

«Слабая» и «сильная» эмерджентность
Слабая
(weak)
•
• Объяснима из правил взаимодействия
•
• Но неочевидна без моделирования/наблюдения
•
• Часто инженерная перспектива
Эмерджентность
•
Сильная
(strong)
• Предполагает «качественно новые»
свойства/причинность
•
• Философские споры об (не)сводимости
•
• В прикладном анализе обычно достаточно weak
“Слабая эмерджентность часто «видна» только после симуляции или эксперимента.”
05

6.

Почему возникает эмерджентность
Эмерджентность
• Нелинейность: «малое» может давать
«большое»
• Обратные связи
(положительные/отрицательные)
• Самоорганизация и локальные правила
• Пороговые эффекты и фазовые переходы
Обратная связь — один из ключевых
механизмов
06

7.

Примеры эмерджентных свойств
Пробка как коллективный эффект
Рой/колония без центра
Эмерджентность
Каскадные отказы в ИТ
• Рынок: цены и тренды — итог множества решений
• Сетевые системы: синхронизация/перегрузка как «режим»
07

8.

Риски эмерджентности для управления
Эмерджентность
• Побочные эффекты решений («лечим одно —
ломаем другое»)
• Неожиданные режимы работы системы
• Локальная оптимизация ≠ глобальная
оптимизация
• Необходимость мониторинга и адаптации
“Сложные системы «наказывают» за игнорирование связей.”
08

9.

Как выявлять эмерджентные эффекты
Эмерджентность
• Наблюдение динамики во времени (тренды,
режимы)
• Моделирование и симуляции (в т.ч. агентное)
• Анализ сетей/графов (узлы, связи,
центральности)
• Эксперименты и «контролируемые изменения»
09

10.

Переход к «разнообразию» (Variety)
Эшби
• Variety = число различимых состояний/ситуаций
системы
• Можно измерять как количество состояний или
в битах (логарифм)
• Variety связана со сложностью и
неопределённостью
10

11.

Закон необходимого разнообразия (Эшби)
Эшби
• Управление = подавление разнообразия
нежелательных исходов
• Только разнообразие управления может
подавить разнообразие возмущений
• Ключевая мысль: «variety can destroy variety»
“Only variety can destroy variety.”
11

12.

Формула (интуитивно)
Эшби
Обозначения:
• • V_D — разнообразие возмущений (Disturbances)
• • V_R — разнообразие регулятора (Regulator)
• • V_O — разнообразие исходов (Outcomes)
Минимум:
V_O ≥ V_D − V_R
Интуиция: чтобы сузить разнообразие исходов, нужно «покрыть» разнообразие возмущений разнообразием управления.
12

13.

Что считается «регулятором» и «возмущением»
Эшби
• Возмущения: внешние события, ошибки,
изменения, атаки, спрос
• Регулятор: правила, люди, автоматика,
процедуры, ресурсы
• Исходы: качество, безопасность, сроки,
устойчивость, KPI
13

14.

Две стратегии по Эшби
Эшби
1) Поглощать разнообразие
2) Ослаблять разнообразие
Увеличить V_R
Уменьшить V_D
• • Больше сценариев реагирования
• • Стандартизация и ограничения входов
• • Автоматизация и инструменты
• • Фильтрация, сегментация, барьеры
• • Ресурсы, компетенции, полномочия
• • Обучение и снижение ошибок
“В реальности почти всегда работают обе стратегии одновременно.”
14

15.

Variety и информационные ограничения
Эшби
• Variety связана с пропускной способностью
каналов
• Ограничения: время реакции, внимание людей,
интерфейсы, данные
• Нужны: наблюдаемость, классификация,
быстрая обратная связь
15

16.

Применение: управление организацией
Применение
• Рынок/клиенты = высокая вариативность
требований
• Ответ: портфель продуктов, гибкие процессы,
компетенции
• Роли и иерархии помогают распределить variety
• Стандарты — способ уменьшить V_D
16

17.

Применение: ИТ и информационная безопасность
Применение
• Возмущения: инциденты, атаки, уязвимости, пики
нагрузки
• Увеличение V_R: плейбуки, автоматизация,
обучение, резервирование
• Уменьшение V_D: сегментация, политики,
hardening, контроль изменений
• Цель: снизить variety нежелательных исходов
(простой/ущерб)
17

18.

Связь эмерджентности и закона Эшби
Синтез
• Эмерджентность увеличивает «эффективную
сложность» системы
• Появляются новые режимы → растёт V_D
(пространство возмущений)
• Управление должно учитывать взаимодействия →
нужно больше V_R
• Иначе: «неуправляемые» эффекты и каскады
18

19.

Мини-кейс для разбора
Практика
• Ситуация: перегрузка сервиса → рост ошибок → ещё
больше запросов
• Эмерджентность: «лавина» из ретраев/очередей
• V_D: разные типы клиентов, пики, сетевые сбои
• Снизить V_D: rate-limit, кэш, graceful degradation
• Повысить V_R: авто-масштабирование, circuit breaker,
плейбуки
19

20.

Итоги и вопросы
Финал
• Эмерджентность: свойства целого рождаются из взаимодействий
• Закон Эшби: управление требует достаточного разнообразия реакций
• Практика: снижать variety возмущений и повышать variety регулятора
• Вопросы / обсуждение
20