DYNAMIKA PŘÍRODNÍCH A SPOLEČENSKÝCH VĚD

BARVÍŘ MIROSLAV

Abstrakt:

V příspěvku se diskutuje problematika analogie přírodních a společenských věd. Ukazuje se, že existuje kauzální analogie, která je založena na nákladových ukazatelích energie v systému a v jeho okolí. Je demonstrována analogie mezi mechanickým translačním a finančním systémem ve struktuře diferenční rovnice druhého řádu. Je naznačena problematika optimální syntézy s využitím jednokrokové dynamické optimalizace řízení systému.

Abstract:

Dynamics of natural and social sciences

The paper deals with the analogy of approaches to treat problems in both natural science and social science. It is shown, that there exists a casual analogy, related to the indexes of the energy expenses in the systems and their environments. Analysis of the structure of the second order difference equation governing the behavior of two selected systems - a mechanical and financial one - demonstrates the analogy between these two systems. There is indicated the problem of the system optimum synthesis using the single-step dynamic optimization of the system control.

Již po mnoho staletí se setkáváme s problematikou řízení dynamických systémů, které jsou ve světové literatuře zpracovávány jako kybernetické úlohy /1/. Kybernetika vtahuje do metodiky řešení dynamické úspěchy všech oborů. Jsou to zejména otázky matematického popisu systému, otázky získávání okamžité informace, problémy technické realizace, chování živých organismů, atd. V posledním období k těmto přistupuje i otázka syntézy optimálního řízení a ochrana přírodního okolí sledovaného systému. Takto rozsáhle formulované řešení syntézy systému je analyticky neřešitelné. Proto se nutně setkáváme s teoretickým problémem, jak máme tyto úlohy úspěšně řešit. Vzrůstá význam matematického modelování a s tím i požadavky na zadání těchto úloh pro číslicový výpočet.

Velkou pozornost vyžadují však systémy, které se zabývají společenskými problémy. Ty jsou všeobecně spojovány s dominantně existujícími ekonomickými problémy, které jsou prioritním světovým hybatelem a trvalým předmětem vzrušených filozofických přístupů. Zároveň při nevhodném řízení jsou doprovázeny i nesmírnými mezinárodními nepokoji. Problém je v tom, že studium těchto problémů stále preferuje klasifikační snahy Aristotela /1 - str.75/ (observativní přístup). Tyto obory opomíjí moderní úsilí zkoumat příčinné chování dynamických systémů (kauzální přístup). Tím se otevírá prostor pro spekulativní výklady společenského chování a ztrácí se vize řízení společnosti.

Zabýváme-li se dlouhodobě dynamickými systémy, pak v určitém okamžiku poznání dojdeme k přesvědčení, že v různých vědních oborech filozofie dynamického řízení pohybů je jednotná. Před několika desetiletími autor zhodnocením těchto poznatků dospěl k přesvědčení, že všechny systémy bez účelového silového lidského působení jsou vždy stabilní. Nestabilitu do jejich chování je nutno přičíst k tíži nevhodného řízení systémů, nebo vyhodnocení krátkosti jejich pozorování. Nestabilitu pozorujeme v přechodovém ději v omezeném čase naší pozornosti. Tato skutečnost se stává průzračnou v případě, když chápeme vlastní pohyb systému jako výslednici transformace okamžitých energií v systému a v jeho okolí. Změny energií v čase u systému, tedy změna výkonů v okolí, generují v systému působící zobecněné síly, které vytváří trajektorie pohybu a odpovídají okamžitému nerovnovážnému stavu energií. Energie v libovolném systému v daném intervalu pozorování je vždy v rovnováze s energií z okolí svázaného systému. V této rovnováze se promítá i skutečnost existence zpětných vazeb, které byly do teorie zavedeny navíc v jisté vývojové etapě. Je diskutabilní hovořit o prioritách, že akce se rovná reakci, nebo že systém reaguje na nerovnovážnou hodnotu energií ve svém okolí. Je to historický důsledek observativního výkladu dynamického chování.

Často pozorujeme, že přechodový děj neodpovídá plně našim požadovaným představám. Musí vyhovovat i požadavkům pro námi zvolené kriterium přechodového děje. Jednoduchým zvoleným kriteriem je např., že s přípustnou danou velikostí dodávaného výkonu chceme přemístit systém z počátečního do konečného stavu v nejkratším čase. Intuitivně cítíme, že musíme použít největšího okamžitého přípustného výkonového řízení. Zamezení plýtváním přípustným výkonem pro řízení nás nutí k jiným možnostem řízení. Můžeme měnit strukturu systému, měnit jeho parametry, volit spojité či nespojité řízení nebo využít nelinearit v systému pro omezení výkonového působení. V současné době rozvoje počitačů hledáme vize jednotné metodiky řešení všech těchto úloh řízení syntézy žádoucího přechodového děje. Pro to je nutné podrobné studium okamžitých energetických stavů vůči okolí pro pozorovaný a sledovaný systém. Příspěvek je pokusem upozornit na možnost modelového řešení syntézy těchto úloh, které v nejjednodušších případech jsou popisovány v literatuře již po několik století.

V historii vytváření vědeckých oborů byl přijat jako základní pohyb v přírodě, pohyb zobecněného hmotného bodu pod vlivem působících sil. Tento pohyb odhalil I. Newton a analyticky jej vyjádřil ve tvaru diferenciální rovnicí druhého řádu. Jde o kauzální pohyb zachycující zpětné reakce systému pomocí záporných zpětných vazeb. Rozšíření poznání principu v energetickém pojetí popsal J. L. Lagrange. Základy teorie jsou historicky ustaveny a dlouhodobě ověřeny.

Tab.1.

V naší době je prioritním úkolem rozšířit řešení libovolného dynamického chování ve tvaru soustavy diferenčních rovnic druhého řádu do nefyzikálních oborů, zejména do ekonomických oborů. Dovoluje nám využít analogie mezi přírodovědnými a ekonomickými systémy. Při studiu organizace výroby u firmy Baťa z dvacátých let minulého století autor pozoroval obecné zákonitosti z pohledu teoretické kybernetiky. Ukazuje se, že analogie mezi vědním oborem mechaniky a výrobou je udivující. Podrobně je studována v /2/.

Ukázkou rozšíření analogie z definičního translačního pohybu do oblasti finančního oboru je srovnávací tabulka stavových veličin a parametrů Tab.1. Odpovídající veličiny a parametry jsou doplněny rozměry Jednotkové soustavy měr a vah. Ukazují možnost zavedení obecných rozměrů do ekonomických systémů /viz 2/. Výstavba rozměrů je postavena na potřebné měrné energii v Joulech , která vytvoří jednotkovou zobecněnou dráhu pohybu systému. Cenu energie lze snadno přepočítat na finanční měrné náklady a finanční cena pak určuje celkové náklady pohybu pro zvolenou zobecněnou dráhu systému.

Evidentně existuje observativní a kauzální (příčinný) způsob získávání popisu dynamického chování. Je faktem, že pro realizaci řízení stačí pozorovat probíhající dynamický pohyb a z titulu zastávaného politického či funkčního postavení zasahovat do sledovaného procesu. Při dostatečných zkušenostech možná dokonce i úspěšně. Klasickým případem jsou přístupy zejména politických pracovníků, kteří bez dlouhodobých matematicky podpořených vizí se pokouší řešit nesmírně složité dynamické společenské procesy pouze observativním způsobem. Nezvládnutí teorie řízení je nutí řešit jen takové problémy, na něž mají intelektuální a časový prostor. Děje se tak ke škodě společnosti, což podporuje i nevhodný, příliš úzce profilovaný a oborově zaměřený pedagogický proces. Pro dodatečné auditové zhodnocení řízeného systému se používají statistické metody, pro vyhodnocení pohybu chování ze zaznamenaných prošlých časových řad hledaného příznaku. Provádí se pak omezená predikce chování do budoucnosti, založená na předpokladu, že sledovaný systém nezmění výrazně svoji dynamiku. Obvykle však nemůžeme předpokládat ustálenou dynamiku chování vnějšího okolí systému a řídit systém musíme podle okamžitých výkonových změn v okolí.

V současné době se k získávání popisu dynamického systému perspektivním se jeví kauzální přístup. Vzhledem k tomu že reálný systém je vždy velmi složitý, nestacionární a nelineární a je nutné se zamyslet nad tím, jaké praktické možnosti nám dosavadní teorie nabízí. Zjistíme, že není zpracovaná a obecně přístupná obecná metodika pro syntézu řídících systémů. Nezbytnou úlohou navíc je, že vždy spojujeme naše budoucí řízení s požadavkem, aby řízení bylo optimální. Tuto úlohu je možné řešit pouze modelováním na počítačích viz /2/. Autorovi je vytýkána složitost kybernetických přístupů z ekonomických odborných kruhů. Mlčí se však o studijní nepřipravenosti kybernetického vzdělání ve společenských a ekonomických oborech. Nezpůsobilost zapsat algoritmy pro výpočet na počítači je následně překryta demagogickým populismem se slovní formulací a klasifikací zástupných podružných problémů.

Nejvýznamnějším společenským dynamickým systémem je finanční systém, což je známo již mnoho tisíciletí. Velká finanční síla je schopna kdykoliv likvidovat své finančně slabší protivníky za cílem dosažení svého maximálního zisku. Soustředění finančního kapitálu do stále uzší skupiny majitelů finančních akcií a zemí generuje do budoucna, s reálnou vidinou hlásané globalizace, vážné společenské problémy. Těmito problémy by se měl do budoucna zabývat Mezinárodní ústav společenského řízení, jehož hlavním cílem by bylo zpracování principů optimálního řízení společnosti a vytvoření světových pravidel pro slušné společenské mezinárodní řízení. Je samozřejmé, že různé státy se domnívají, že pouze jejich způsob společenského řízení s jejich představiteli je ten správný. Je však nereálná i představa, že kdokoliv se z hlediska zatím nedefinovaného principu přežití vzdá dobrovolně již získaných výhod. Každé řízení je nutno hodnotit jako nákladové, tedy jaké energetické náklady přepočtené na finanční ukazatele je nutné vynaložit v daném aglomeračním prostoru na získání námi požadovaných jednotek stavových veličin, viz Tab. 1. Náklady v bankách jsou zlomkem měrných nákladů ve výrobních závodech a je proto s podivem, jak vysoké náklady si u nás vyžádala privatizace bankovního sektoru. Postup nebyl a ani se tak dosud neděje, v duchu optimálního řízení společnosti.

Ukazatel produktivity není teoreticky definován ani ve výrobních závodech a zkresluje, možná záměrně, mezinárodní srovnávání hrubého národního produktu. Využitím finančních ukazatelů na cenu světové energie, respektive poškození přírodních zdrojů, lze vyvažovat zpětnými vazbami přílišnou rozmařilost jednotlivých společenských skupin. Ukazatelem transformace energie jsou finanční náklady na krytí energie v Joulech. Na tomto nákladovém ukazateli musí být vytvořeny mezinárodní nákladové ukazatele řízení společnosti. Podobně zhodnocen musí být i osobní přínos jednotlivých řídících pracovníků pro zvyšování prosperity. Ziskovost zejména finančních organizací vůči výrobním, je dána nesprávným ohodnocením přínosů osob v bezkonkurenčním monopolním finančním trhu, vysoce chráněném právnickým prostředím.

Dnes je zcela zřejmé, že ziskové řízení je motorem dynamického chování. Růst okamžitých zisků, jako hlavní ukazatel globalizace, přivádí světovou společnost k vytváření nadměrné nezaměstnanosti a tím i k vlastní destrukci. V rámci zájmově prosazované finanční demokracie ztrácí řada lidí svoji ekonomickou cenu a vytváří se skupina lidského odpadu, jež je v dané společenské organizaci nevyužitelná. Neschopnost prodeje vysoké reálné výroby, pro stále se rozšiřující skupinu nezaměstnaných s minimální kupní silou, vytváří negativní motivaci pro rozvoj průmyslu. Bohužel tedy i rozvoj vědy a automatizace má pozitivní vliv na rozvoj nezaměstnanosti. Společnost se rozděluje na kastu bohatých a chudých, tendence je trvalá a zasahuje obrovské skupiny lidí /3/, /4/. Průmysl se přenáší do chudších aglomerací, bohatší generují nezaměstnanost. Otázky trvalé nezaměstnanosti patří mezi nejtěžší problémy průmyslově rozvinutých společností. V odborné literatuře se nenabízí žádný vhodný model, který by tyto problémy řešil, nebo mohl úspěšně řešit. A nelze očekávat, že použití kriteria maximálního zisku pro skupinové zájmy nabídne vhodné řešení. Formují se vybrané dílčí skupiny, které si diktují a hlídají své skupinové finanční požadavky, a ostře odmítají jakoukoliv veřejnou kontrolu o ekonomickém a společenském přínosu své profese.

Při formulaci řízení moderních společností se nedostatečně využívá počítačových modelů a opomíjí se synergetika chování dynamických systémů. I nepříliš podrobně zpracované modely se mohou výrazným způsobem vyjadřovat k ziskovosti daných systémů a výhodnosti vize v dané činnosti. Modely však musí být vytvořeny kauzálním přístupem. Kde se soustřeďuje finanční kapitál je mnohem snažší dosahovat vyšší životní úrovně. Je třeba upozornit i na okolnost, že vhodným zvolením parity vzájemné měny lze elegantně odčerpávat výnosy z nevýhodně určených směnných kurzů pro příslušnou aglomeraci. Evidentně není vytvořena jednotná teorie pro syntézu optimálních trajektorií systémů. Proto je nutné soustředění výzkumné kapacity pro řešení tohoto problému. Tomuto problému se intenzivně věnoval A. Einstein /5/ v posledních desetiletích svého života. Snažil se tyto problémy zpracovat v Unitární teorii pole. Pro obrovské teoretické problémy studia prostorových trajektorií se mu to již nepodařilo. Možná přístup přes nákladové energetické modely bude snažší pro technickou i ekonomickou praxi pro určení požadovaného společenského řízení.

Současný rozvoj číslicové výpočetní techniky se nabízí k podrobnému studiu okamžitých jednokrokových metod optimalizace. U jednoduchých systémů se ukazuje, že diskrétní číslicové metody umožňují nové způsoby syntézy příčinných optimálních řešení. Pro zadání je třeba vyjádřit počáteční podmínky, požadované koncové podmínky, popis vnitřní struktury systému, zvolit požadované kriterium optimalizace a způsob působení na systém.. Řešení algoritmu takto formulované úlohy necháme pro řešení na počítači. Jistá obezřetnost při ověřování pro prozatím vesměs jednoduché úlohy neumožňuje bezproblémové rozšiřování obecných přístupů. Vyžaduje výrazné soustředění výzkumných pracovníků všech oborů pro úspěšné synergetické zvládnutí těchto problémů a jejich obecné rozšíření.

Základní výtkou doporučovanému způsobu je skutečnost, že jen s obtížemi získáváme popis vnitřní struktury systému a jeho vazbu na okolí, a hodnoty jednotlivých parametrů. Problém je ve fyzikálním či společenském pochopení funkce systému. Rozšíření počítačů nám dává možnost řešit libovolně složité úlohy,. pokud ovšem nenarazíme na omezenou algoritmickou osobní nezpůsobilost vytvořit zadání těchto úloh pro řešení na počítači. Připusťme, že vždy máme co do činění s kmitavým článkem, na který lze vždy převést libovolnou vyšetřovanou část dynamického systému. Jde v podstatě o určení hladiny studia podrobností. Principielně je možné vždy redukovat systém do popisu diferenční rovnicí druhého řádu. Vždy lze učinit si představu o parametrech tohoto článku spolu s odhady vazebních parametrů a navrhovat syntézu optimálního řízení. Pokud jsme zastánci observativního přístupu řešení, pak ovšem svými úvahami jen omezeně podpoříme kauzalitu algoritmů řešení. Počítače nám slouží jako informační zdroj zpětných vazeb a komunikační pojítko.

Jednokrokové optimalizační metody přináší novou problematiku, s níž se autor dosud nesetkal v literatuře. Autor klade dominantní význam na syntézu řízení. Ostatní problémy jako stabilita, linearita, stacionárnost jsou podružné a počítač se musí se syntézou optimálního řízení vyrovnávat v každém okamžitém výchozím bodě v plné reálné složitosti. Řízení je organizováno tak, že v každém jednotlivém kroku je určeno další nutné řízení ve velikosti integračního kroku. To je součástí optimální trajektorie a ve svém výsledku umožňuje nám určit požadovanou celkovou optimální trajektorii.

Takto organizované určení optimální trajektorie nevyžaduje použití variačního počtu, které jsou oporou současných analytických metod. Využití je zejména v oborech, které si pěstují svou vyjímečnost tím, že realizují stále složitější metody pro observativní využití počítačů. Jsou to zejména banky a daňové úřady, při čemž tyto své operace kryjí stále větším rozšiřováním obchodního tajemství, právních kliček a nutností vyplňování formulářů za pomoci odborníků, jež jsou často jejími autory. Není v jejich profesním zájmu, aby jejich daňová vyplňování a finanční operace byly obecně jasné. Podobný přístup volí i právníci, a brání se, aby do právních vztahů vstoupila právnická logika, která by odstranila rozdílné právní výklady mezi jednotlivými skupinami odlišně vystupujících odborníků na právo. Neúplné právní formulace by byly nutně odmítnuty počítačem jako logicky neřešitelné.

Jednokrokové optimalizační metody mohou být velmi účinným a mocným nástrojem pro rozšíření ověřených organizačních přístupů používaných u firmy Baťa /6/, /7/. Čerpaly by z praxe této firmy, obecných kybernetických zákonitostí a modelových vyšetřeních na počítačích. Vytvoření přijatelného jednoduchého programového prostředí umožní pro libovolný okamžik určovat nutné optimální řízení širokému okruhu pracovníků. Umožní snadné změny podmínek krok po kroku pro syntézu optimálního řízení při změně vnějších i vnitřních parametrů. Každá lidská činnost se musí nakonec projevit nějak v číslech a může být vyhodnocena. Postupně by počítač upozorňoval na nedosažitelnost původních předpokladů a průběžně by měnil algoritmy syntézy optimálního řízení. V časové transformaci okamžitých podmínek trajektorií pohybu dovolí pak vytvářet hypotézy a prognózy dlouhodobých řízení společnosti.

Z hlediska systémových přístupů lze konstatovat:

· není zdůrazňován jednotný obecný synergický přístup k řešení dynamických systémů zejména ekonomických a společenských systémů přes kauzální popis problematiky

· hlavní pozornost ekonomických a sociologických vědních oborů je zaměřena na pozorování a observativní (pouze slovní) výklad chování

· potlačuje se rozumná decentralizace, která umožňuje využít tvůrčí iniciativy širokých vrstev obyvatelstva a tím se umožňuje rozvoj centralizované administrativy, viz např. EU (kde nejsou využíváni synergeticky odborně zdatní úředníci)

· chybí všeobecné přesvědčení, že transformace okamžitých výkonů a energie je zdrojem dynamické nerovnováhy, která generuje trajektorie pohybu

· popisované metody syntézy optimálního řízení v současné pedagogické praxi nejsou předmětem pedagogického působení a převažují klasifikační popisy oborů

· zapomíná se, že vzrůst vzdělanosti a automatizace přináší zpětnovazební reakci nezaměstnanosti a sociálních problémů

· nevhodnou organizací a zaměřením školství je podcenění odborného výrobního školství a nedostatečná existence produkčních podniků schopných zajišťovat praxi pro mladé

· nepodporuje se tvůrčí přístup, tedy výzkum hnaný zvědavostí, aplikovaný výchovou v Baťově Škole Práce (BŠP) ve Zlíně

· je žádoucí vypracovat metodiku řízení společenských systémů na základě praktických zkušenosti firmy Baťa, obecných zákonů kybernetiky a modelových řešeních na počítačích

· existují možnosti jednokrokových optimalizačních metod, které využitím kauzálního popisu umožňují syntézu optimálních trajektorií a vytváření vizí

Příspěvek byl sepsán s představou, že vyburcuje vědeckou komunitu k řešení problémů, které přispějí k zlepšení celosvětové společenské situace.

Literatura:

/1/ Wiener N.: Kybernetika a společnost Nakladatelství ČSAV Praha 1963

/2/ web.telecom.cz/barvir/miroslav

/3/ Hawken P., Lovins A., Lovinsová L.H.: Přírodní kapitalismus.
Nakladatelství MF Praha 2003

/4/ John Gray: Marné iluze - Falešné představy globálního kapitalismu

Vydavatelství PARADIGMA.SK 2002, Jantárová 10, Košice

/5/ Kuzněcov B. G.: Einstein - život, smrt, nesmrtelnost

Státní pedagogické nakladatelství Praha 1984

/6/ Baťa T.: Úvahy a projevy - Univerzita Tomáše Bati Zlín 2003

/7/ Cekota A.: Geniální podnikatel Tomáš Baťa - Univerzita Tomáše Bati Zlín 2004

Doc. Ing. Barvíř Miroslav, CSc

Kobylín 6 - Brno Soběšice 644 00

tel.: 541 238 715

E-mail: barvirpavel@iol.cz

Zpracováno pro konferenci: Kybernetika a společnost na prahu XXI. století

FSI - VUT BRNO 25. listopadu 2005 (lacko@fme.vutbr.cz)

V Brně 6. 7. 2005