Системийн Динамик: Нарийн Төвөгтэй Системийг Ойлгох Философи

Хүн төрөлхтөн эрт дээр үеэс л ертөнцийн нарийн төвөгтэй холбоо хамаарлыг тайлбарлахыг эрмэлзсээр ирсэн. Бидний эргэн тойрон дахь бүх зүйлс хоорондоо салшгүй холбоотой, нэг нь нөгөөгөөсөө үүдэлтэй, эсвэл нөлөөлөлтэй. Гэвч энэ холбоог зөвхөн ажиглалтаар бүрэн ойлгох боломжгүй нь олонтаа. Тэгвэл энэхүү нарийн төвөгтэй системийг ойлгож, түүний ирээдүйн зан үйлийг таамаглах арга бий юу?

Системийн динамик хэмээх арга зүй нь энэ асуултад хариулахыг зорьдог. Энэ бол зүгээр нэг математик загварчлал бус, харин ертөнцийг харах гүн ухаан, нарийн төвөгтэй үзэгдлүүдийн цаад механизмыг нээн илрүүлэх сэтгэлгээний хэв маяг юм. Бид энэ нийтлэлээрээ Системийн динамикийн философийн үндэс, түүний гол ойлголтууд болох учир шалтгааны холбоо, эргэх холбооны гогцоо, түвшин ба хурд, мөн системийн бүтэц нь динамик зан үйлийг хэрхэн бий болгодог талаар дэлгэрэнгүй авч үзэх болно.

Системийн динамикийн философийн үндэс

Хүмүүс бид өдөр тутмын амьдралдаа олон янзын таамаглал дээр тулгуурлан амьдардаг. Зарим нь ухамсартай, зарим нь ухамсаргүй. Гэхдээ эдгээр таамаглал бидний шийдвэр, үйлдэлд асар их нөлөөлдөг. Нэгэн нэрт эрдэмтэн, системийн динамикийн салбарын нөлөө бүхий судлаач Донелла Медоус энэ тухай ярихдаа "Нүднийхээ линзийг тайлбарлахтай адил зүйл" гэж хэлсэн нь бий. Бид линзийг өөрсдөө хэзээ ч хардаггүй, харин түүгээр дамжуулан ертөнцийг хардаг. Загварчлалын философи ч яг үүнтэй адил. Бид суурь таамаглалуудаа тэр бүр анзаардаггүй ч тэдгээр нь бидний загвар, улмаар бидний ертөнцийг ойлгох арга барилд гүн гүнзгий шингэсэн байдаг.

Системийн динамик нь нэрнээсээ л хоёр гол ойлголтыг илэрхийлдэг. Эхнийх нь "динамик". Энэ нь тухайн систем цаг хугацааны явцад хэрхэн өөрчлөгдөж, хувьсан хөгжиж байгааг судалдаг гэсэн үг. Статик загварууд системийн нэг агшин дахь төлөвийг дүрсэлдэг бол, системийн динамик нь цаг хугацааны хэлхээс дэх өөрчлөлт, хандлагыг хөнддөг. Тиймээс хэрэв та ямар нэгэн үзэгдлийн цаг хугацааны явц дахь өөрчлөлтийг харуулсан график харвал, энэ бол системийн динамикчдын сонирхлыг татах зүйл юм.

Хоёр дахь нь "систем". Системийн динамик нь аливаа зүйлийг бүхэлд нь авч үздэг. Өөрөөр хэлбэл, бид элементийн шинж чанараас илүүтэйгээр, тэдгээрийн харилцан үйлчлэлээр үүсэх системийн бүхэл зан үйлийг сонирхдог. Жишээлбэл, хүн амын өсөлтийг судлахдаа зөвхөн төрөлтийг биш, нас баралт, шилжилт хөдөлгөөн, эдийн засгийн байдал, эрүүл мэндийн үйлчилгээ зэрэг олон хүчин зүйлийн харилцан үйлчлэлийг хамтад нь авч үздэг. Энэ бол системийн философийг бодит амьдралд хэрэгжүүлж, компьютерийг хэрэгсэл болгон ашиглан бүхэл системийн зан үйлийг судлах оролдлого юм. Системийн динамик нь энэ бүхнийг хийхдээ дөрвөн үндсэн талбарт анхаарлаа хандуулдаг: учир шалтгааны холбоосууд, эргэх холбооны гогцоонууд, түвшин ба хурд, мөн бүтцийн зан үйлийн харилцаа.

Учир шалтгааны холбоосууд ба тэдгээрийн ялгаа

Системийн динамикийн загварчлалын хамгийн эхний алхам бол учир шалтгааны холбоосыг тодорхойлох явдал юм. Энэ нь тухайн систем дэх аль элемент юунд нөлөөлж байгааг судалж, тэдгээрийг сумтай диаграммаар дүрслэхээс эхэлдэг. Жишээлбэл, бугын популяцийг загварчлахдаа "төрөлт нь популяцид нөлөөлнө" гэсэн сум зурж болно. Энэ бол маш илэрхий, бараг л тодорхойлолт маягийн учир шалтгааны холбоо юм. Нэг буга төрснөөр тэр дороо популяцийн нэг хэсэг болно.

Гэхдээ учир шалтгааны холбоог тодорхойлохдоо бид нэг чухал зүйлийг анхаарах ёстой: энэ нь корреляцийн хамаарлаас ялгаатай. Корреляци гэдэг нь хоёр үзэгдэл хамтдаа өөрчлөгддөг ч нэг нь нөгөөгөөсөө үүдээгүй байхыг хэлнэ. Системийн динамикчид загвартаа зөвхөн бодит учир шалтгааны механизмыг тусгахыг эрмэлздэг. Өөрөөр хэлбэл, А элемент Б элементийг үнэхээр өөрчилдөг механизмыг тайлбарлаж чадах ёстой.

Үүнийг батлахын тулд нэгэн сонирхолтой жишээг авч үзье. 1971 оны дэлхийн улс орнуудын нэг хүнд ногдох эмч нарын тоо (эрүүл мэндийн үйлчилгээ) болон хүнсний илчлэгийн хэмжээ (хоол хүнсний хүртээмж) хоорондын хамаарлыг судлахад эерэг корреляци гардаг. Өөрөөр хэлбэл, эмч олонтой улсад хүнсний илчлэг их байх хандлагатай байжээ. Гэхдээ энэ нь эмч нар хүнсний илчлэгийг нэмэгдүүлдэг эсвэл эсрэгээрээ хүнсний илчлэг эмч нарын тоог нэмэгдүүлдэг гэсэн үг биш юм. Харин энэ хоёр үзэгдлийн цаана гуравдагч хүчин зүйл байх магадлалтай. Жишээлбэл, аж үйлдвэрийн хөгжил. Аж үйлдвэржсэн улс орнууд эрүүл мэндийн үйлчилгээ болон хүнсний хангамж хоёуланг нь сайжруулах чадвартай байдаг. Иймд эдгээр нь шууд учир шалтгааны холбоогүй ч, нэг хүчин зүйлээр дамжин холбогдсон байдаг.

Системийн динамикийн загварт ийм төрлийн "хуурамч" корреляцийг тусгахаас зайлсхийж, бодит механизмыг илрүүлэхийг зорьдог. Хэрэв бид эмч нарын тоо болон хүнсний илчлэгийг шууд холбовол, энэ нь системийн буруу зан үйлийг таамаглахад хүргэж болзошгүй юм.

Шугаман бус хамаарал ба саатал

Системийн динамикийн загварт учир шалтгааны холбоосыг тодорхойлохоос гадна, тэдгээрийн шугаман бус шинж чанар болон саатлыг анхаарах нь нэн чухал. Ихэнх хүмүүс ертөнцийг шугаман хамааралтай гэж хардаг ч, бодит байдал дээр ихэнх хамаарал шугаман бус байдаг.

Жишээлбэл, амьдралын дундаж наслалт болон нэг хүнд ногдох хүнсний илчлэгийн хэмжээ хоорондын хамаарлыг авч үзье. Хэрэв хүнд бага хэмжээний хоол хүнс өгөхөд амьдралын наслалт нь хурдан нэмэгддэг. Харин тодорхой хэмжээнээс хэтэрсэн тохиолдолд хэчнээн их хоол өгсөн ч амьдралын наслалт төдийлөн нэмэгдэхгүй. Энэ бол шугаман бус хамаарлын тод жишээ юм. Үүнтэй адил, эрүүл мэндийн үйлчилгээний хүртээмж нэмэгдэхэд амьдралын наслалт эхэндээ хурдан өсдөг ч, тодорхой цэгт хүрэхэд нэмэлт эмнэлэг барих нь наслалтад бараг нөлөөлөхөө больдогийг бид мэднэ. Системийн динамикчид ийм шугаман бус хамаарлыг загвартаа тусгаж, түүнийг онцгойлон судалдаг.

Мөн системийн динамикийн загварт саатлыг (delays) оруулах нь маш чухал юм. Нэг зүйл өөрчлөгдөхөд нөгөө нь шууд өөрчлөгддөггүй. Заримдаа хугацаа шаардагддаг. Жишээлбэл, хөдөө аж ахуйд хөрөнгө оруулалт хийхэд шууд л хүнсний үйлдвэрлэл нэмэгддэггүй. Газрыг боловсруулах, усалгааны систем барих, хөрсийг сайжруулах зэрэгт тодорхой хугацаа буюу саатал гардаг. Хэрэв бид энэ саатлыг загвартаа тусгахгүй бол, загвар маань бодит ертөнцийн динамикийг буруу харуулах эрсдэлтэй.

Саатлын өөр нэг жишээ бол хүн амын насны бүтэц юм. Хүүхэд төрөхөд тэр даруй өндөр насны эрсдэлд орохгүй. 70 настай хүмүүс 5 настай хүүхдүүдээс нас барах магадлал хамаагүй өндөр байдаг тул, шинээр төрсөн хүүхэд өндөр насны нас баралтын эрсдэлтэй үе рүү орохын тулд 70 орчим жил шаардагдана. Эрүүл мэндийн үйлчилгээ ч ялгаагүй. Шинэ эмнэлэг барихад тэр дороо бүх хүмүүсийн эрүүл мэнд сайжирдаггүй. Вакцинжуулалт хийх, эрүүл мэндийн боловсрол олгох, ариун цэврийн нөхцөлийг сайжруулах зэрэгт цаг хугацаа хэрэгтэй. Эдгээр саатлууд нь системийн зан үйлд гүн гүнзгий нөлөө үзүүлдэг тул тэдгээрийг нарийвчлан судлах нь системийн динамикийн гол зорилгын нэг юм.

Эргэх холбооны гогцоонууд (Feedback Loops)

Системийн динамикийн хамгийн чухал ойлголтуудын нэг бол эргэх холбооны гогцоо юм. Бидний эргэн тойрон дахь ертөнц нь нэг чиглэлтэй учир шалтгааны гинжин хэлхээнээс илүүтэйгээр, хаалттай гогцоонуудаас бүрддэг гэж системийн динамикчид үздэг. Нэг зүйл нөгөөдөө нөлөөлж, тэр нь эргээд анхны зүйлдээ нөлөөлөх үед эргэх холбооны гогцоо үүсдэг. Энэ бол зүгээр нэг "нээлттэй систем" биш, харин "хаалттай систем"-ийн үзэл баримтлал юм.

"Хэрэв хэн нэгэн, ялангуяа улс төрчид, А нь Б-д нөлөөлнө гэж хэлвэл, би үргэлж Б нь А-д хэрхэн буцаж нөлөөлөхийг асуудаг."

Эргэх холбооны гогцоо нь үндсэндээ гурван хэсгээс бүрддэг:

1. Системийн төлөв (State of the system): Энэ нь системийн одоогийн байдлыг илэрхийлэх хэмжигдэхүйц үзүүлэлт юм. Жишээлбэл, таны дансан дахь мөнгөний хэмжээ, эсвэл пивоны шилэн дэх пивоны түвшин.
2. Үйлдэл эсвэл шийдвэр (Action or decision): Системийн төлөвийг өөрчлөх зорилготойгоор хийгдэх үйлдэл юм. Жишээлбэл, мөнгөө банкинд хадгалах, эсвэл пивоны цоргыг нээх.
3. Мэдээлэл (Information): Системийн төлөвийн тухай мэдээлэл нь шийдвэр гаргахад нөлөөлдөг.

Эргэх холбооны гогцоо нь үндсэндээ хоёр төрөл байна: сөрөг (negative) ба эерэг (positive).

Сөрөг эргэх холбооны гогцоо нь системийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэн, түүнийг тогтворжуулах, зорилгод хүргэх үүрэгтэй. Үүнийг пивоны хувингийн жишээгээр тайлбарлая: Таны гарт хоосон хундага, өмнө чинь пивоны торх байна. Хундага дахь пивоны түвшин (системийн төлөв) тэг. Та цоргыг нээж (үйлдэл) хундагаа дүүргэж эхэлнэ. Пивоны түвшин ихсэх тусам таны тархинд "хангалттай" гэсэн мэдээлэл ирж, та цоргыг хаах шийдвэр гаргана. Энэ нь пивоны түвшин хэт ихсэхээс сэргийлж, таны хүссэн түвшинд хүрэхэд тусалдаг. Ийм гогцоо нь зорилгодоо хүрэх, тэнцвэрийг хадгалах хандлагатай байдаг.

Эерэг эргэх холбооны гогцоо нь системийн өөрчлөлтийг улам бүр дэмжиж, өсгөж эсвэл бууруулж байдаг. Банкны хадгаламжийн жишээг авч үзье: Таны дансанд мөнгө (системийн төлөв) байна. Банк танд хүү төлнө. Дансан дахь мөнгө ихсэх тусам, таны авах хүүний хэмжээ нэмэгдэнэ. Энэ нь эргээд дансан дахь мөнгийг улам ихэсгэж, хүүний хэмжээг дахин нэмэгдүүлнэ. Энэ бол өөрийгөө улам бүр дэмждэг, экспоненциал өсөлтийг бий болгодог эерэг гогцоо юм.

Бодит системүүдэд эдгээр гогцоонууд дангаараа оршдоггүй. Тэдгээр нь хоорондоо холбогдож, маш нарийн төвөгтэй сүлжээг үүсгэдэг. Газрын тосны нөөцийн жишээг авч үзье. Газрын тосны нөөц багасах тусам олборлолтын зардал нэмэгдэж, энэ нь газрын тосны үнийг өсгөдөг. Үнэ өсөхөд компаниудын орлого нэмэгдэж, тэдгээр нь шинэ нөөц хайх, олборлолтод илүү их хөрөнгө оруулалт хийдэг. Энэ нь эргээд нөөцийг олборлох хурдыг нэмэгдүүлж, үлдэгдэл нөөцийг улам багасгадаг. Энэ бол олон эргэх холбооны гогцоог агуулсан цогц систем юм.

Түвшин ба Хурд (Levels and Rates)

Системийн динамикийн загварчлалд системийн төлөв байдал, үйл хөдлөлийг тодорхойлдог хоёр үндсэн ойлголт бий: түвшин (level) ба хурд (rate). Эдгээр нь системийн динамикийн "үгсийн сан"-гийн суурь элементүүд юм.

Түвшин гэдэг нь тухайн системийн тодорхой хугацаан дахь төлөв байдлыг илэрхийлэх хэмжигдэхүүн юм. Энэ бол хүмүүсийн шийдвэр гаргахдаа хардаг зүйл. Жишээлбэл, банкны дансан дахь мөнгөний хэмжээ, нуурын усны түвшин, эсвэл хүн амын тоо. Түвшин нь хуримтлагдсан зүйлсийг илэрхийлдэг бөгөөд түүнийг хэмжиж болно.

Хурд гэдэг нь түвшинг өөрчилдөг үйлдэл эсвэл шийдвэр юм. Энэ нь тухайн түвшинд юу орж ирж, юу гарч байгааг хэлнэ. Жишээлбэл, банкинд мөнгө хийх эсвэл татах хурд, нууранд ус орох эсвэл гарах хурд, хүн амын төрөлт эсвэл нас баралтын хурд. Хурд нь түвшинг нэмэгдүүлж эсвэл бууруулж байдаг.

Системийн динамикчид эдгээр ойлголтыг Динамо урсгалын диаграммд тусгай тэмдэглэгээгээр дүрсэлдэг.

• Түвшинг дөрвөлжин хайрцгаар (box) тэмдэглэнэ. Энэ нь сав, хуримтлагдсан зүйлийг илэрхийлдэг.
• Хурдыг хавхлага (valve) бүхий сумаар (arrow) тэмдэглэнэ. Энэ нь усны цорготой адил, урсгалыг зохицуулж байгааг харуулдаг.

Пивоны хувингийн жишээгээр үүнийг дахин харвал:

• Хундага дахь пивоны түвшин бол түвшин юм.
• Пиво цоргоноос урсах хурд бол хурд юм. Энэ хурдыг цоргыг нээх эсвэл хаах шийдвэр (үйлдэл) зохицуулна.

Мөн системийн загварт туслах хувьсагчид (auxiliaries) байдаг. Эдгээр нь түвшин, хурдыг тооцоолоход тусалдаг завсрын хувьсагчид юм. Жишээлбэл, газрын тосны нөөцийн загварт "нөөцийн үлдэгдэл хувь" эсвэл "олборлолтын зардал" гэх мэт ойлголтууд туслах хувьсагчид болно. Эдгээр нь шууд түвшин эсвэл хурд биш ч, хурдыг тодорхойлоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Туслах хувьсагчид нь ихэвчлэн тойрог хэлбэрээр дүрслэгддэг.

Түвшин ба хурдны ойлголтыг зөв тодорхойлж, тэдгээрийг хэрхэн харилцан үйлчилж байгааг ойлгох нь системийн динамикийн загварыг зөв бүтээхэд зайлшгүй шаардлагатай. Энэ нь системийн бодит зан үйлийг хэрхэн үүсгэж байгааг танин мэдэх суурь болдог.

Бүтэц ба динамик зан үйлийн холбоо

Системийн динамикийн хамгийн чухал, гүн ухааны ач холбогдолтой ойлголт бол системийн харилцан хамаарлын бүтэц нь түүний динамик зан үйлийг бий болгодог гэсэн зарчим юм. Энэ нь зүгээр нэг элементүүдийн нийлбэр биш, харин тэдгээрийн хоорондын холбоо, харилцан үйлчлэл хэрхэн зохион байгуулагдсанаас тухайн системийн цаг хугацааны явц дахь зан үйл шууд хамаардаг гэсэн үг.

Өмнө дурдсан эргэх холбооны гогцоонууд нь системийн зан үйлийг тодорхойлох суурь болдог.

• Эерэг эргэх холбооны гогцоо нь үргэлж өөрийгөө дэмждэг, улмаар экспоненциал өсөлт эсвэл бууралтыг бий болгодог. Таны банкны данс хүүгийн ачаар өсөх нь үүний жишээ. Хэрэв та мөнгөө татахгүй бол энэ нь тасралтгүй, хурдацтайгаар өссөөр байна. Эсрэгээрээ, хэрэв энэ нь сөрөг чиглэлд өөрийгөө дэмжвэл, экспоненциал бууралт үүснэ.
• Сөрөг эргэх холбооны гогцоо нь системийн өөрчлөлтийг эсэргүүцэж, түүнийг зорилгод чиглэсэн зан үйлд хүргэдэг. Пивоны хундаганы жишээгээр, та хундаганд хүссэн хэмжээний пиво хийх зорилготой байсан. Сөрөг гогцоо нь энэ зорилгод хүрэхэд тусалж, түүнийг тогтвортой байлгадаг. Хэрэв системийн төлөв зорилгоос хэтэрвэл, буцааж татна; хэрэв дутвал, нэмэгдүүлнэ.

Системд эерэг болон сөрөг эргэх холбооны гогцоонууд хоорондоо холбогдох үед зан үйл улам нарийн төвөгтэй болдог. Жишээлбэл, эерэг гогцоо нь эхэндээ системийг хурдацтай өсгөж байгаад, дараа нь сөрөг гогцоо идэвхжиж, өсөлтийг хязгаарлан тогтворжуулж болно. Хэрэв системд саатлууд нэмэгдвэл, зан үйл нь хэлбэлзэлтэй, циклийн шинж чанартай болж болно.

Системийн динамикчид дэлхийг загварчлахдаа энэхүү "бүтэц-зан үйл"-ийн холбоог ашигладаг. Хэрэв тэд ямар нэгэн үзэгдлийг экспоненциалаар өсөж байгааг харвал, тэд шууд л системийн дотор хаана өөрийгөө дэмжих эерэг эргэх холбоо байгааг хайдаг. Эсрэгээрээ, хэрэв систем зогсонги байдалд орж, хөдөлгөөн орохгүй байвал, түүнийг зорилго руугаа татах хүчтэй сөрөг эргэх холбоо байгаа эсэхийг судалдаг.

Энэ бол зүгээр нэг математик тооцоолол бус, харин бодит ертөнцийн асуудлыг шийдвэрлэхэд ашигладаг гүн ухааны "сэтгэх чадвар" юм. Системийн динамикийн гуру Жэй Форрестер хэлэхдээ "Ямар ч хүний шийдвэр эргэх холбооны гогцооны хүрээнээс гадуур хийгддэггүй" гэжээ. Энэ нь бидний хийдэг бүх шийдвэр эргэн тойрон дахь системийн төлөв байдлыг ажиглаж, түүнд хариу үйлдэл үзүүлэх замаар хийгддэг гэсэн үг юм. Тиймээс системийн бүтцийг ойлгох нь түүний зан үйлийг таамаглах, улмаар зөв шийдвэр гаргахад зайлшгүй чухал юм.

Эх сурвалж

Энэхүү нийтлэлийг Донелла Медоусын (Donella Meadows) YouTube сувагт 1977 онд нийтлэгдсэн "A Philosophical Look at System Dynamics" илтгэл, ярилцлагаас сэдэвлэн монгол уншигчдад зориулан боловсруулав. Эх видеог ЭНД дарж үзнэ үү.