Ein theoretischer Physiker versteht unter einem System zum Beispiel ein Pendel: eine an einer Schnur aufgehängte Masse, die – als Punkt gedacht – nur ihrer Trägheit und der Gravitation unterworfen und praktisch wie begrifflich mühelos vom Rest der Welt abtrennbar ist; ein Ingenieur denkt an eine Maschine, ein Biologe an die Pflanzen- und Tiergemeinschaft eines Biotops, ein Wirtschaftswissenschaftler an die Akteure einer Volkswirtschaft und ihre Wechselbeziehungen und ein Mathematiker an ein System gekoppelter Differentialgleichungen, das einem der zuvor genannten Systeme in wesentlichen Aspekten gleichen soll.

Ein System besteht aus Komponenten, deren Beziehungen zueinander bedeutend, zur Außenwelt jedoch vernachlässigbar sind (Bild 1). Von dieser eher trivialen Charakterisierung abgesehen: Haben die verschiedenen Systeme überhaupt mehr als den Namen gemeinsam?

Versuche, solche übergreifenden Aspekte zu finden, wurden sehr kontrovers beurteilt – vom Vorwurf der inhaltsleeren Mathematisierung irrealer Modellvorstellungen bis hin zu der Hoffnung, daß nur eine allgemeine Systemtheorie der in viele Einzeldisziplinen zersplitterten Wissenschaft und Technik wieder ein übergreifendes, ganzheitliches Konzept würde geben können.

Für beide Meinungen gibt es gute Gründe. Die Kybernetik, das heißt die Lehre von der Steuerung und Regelung von Systemen, hatte in der Verfahrens-, der Prozeßrechner- und der Simulationstechnik große Erfolge aufzuweisen. Gleichwohl war ihre Übertragung auf Gebiete wie die Biologie, die Volkswirtschaft und die Organisation ganzer Produktionsabläufe und Verwaltungen eher unergiebig. Viele Ingenieure wandten sich enttäuscht von dieser Idee ab, ohne zu sehen, daß die Übertragung zu kurz gedacht war: Eine Systemtheorie kann das Wissen über den jeweiligen Gegenstandsbereich nicht ersetzen, ebensowenig wie die Mathematik die Physik.

Noch herber war allerdings die Enttäuschung bei den Psychologen und Soziologen. Anfänglich hatte die Kybernetik auch in der Psychologie große Erfolge, weil man etliche Prozesse, insbesondere solche der Wahrnehmung und der Kognition, überzeugend als Aktionen geregelter Systeme auffassen und quantitative Vorhersagen machen konnte; doch erwiesen sich solche Erwartungen als überzogen, als es um lernende Automaten, automatische Übersetzer und Systeme mit anderen kognitiven Leistungen ging, wie sie heute von der Forschung zur künstlichen Intelligenz – mit einem gänzlich anderen Ansatz – bearbeitet werden.

In der Soziologie begann sich, vor allem unter Führung des Bielefelder Theoretikers Niklas Luhmann, ein Pendant zur technisch-kybernetischen Systemtheorie herauszubilden, das zwar deren Begriffe benutzt, aber zum Teil mit völlig anderen Bedeutungen belegt. So ist ein soziologisches System nach dieser Theorie etwas real Existierendes, während nach der herkömmlichen Auffassung Systeme nicht als solche existieren, man aber sehr wohl Sachverhalte, Objekte, Prozesse und dergleichen als Systeme beschreiben kann.

Dagegen erhielt die von Biologen vertretene Konzeption des offenen Systems Anfang der achtziger Jahre nach einer großen Enttäuschung erneuten Auftrieb. Im Gegensatz zu den Systemen der Kybernetiker tauschen offene Systeme mit der Umgebung Energie, Materie und Information aus und haben eine Geschichte: Gewisse Eigenschaften können entstehen, eine Zeitlang stabil bleiben und auch wieder vergehen.

Das Bemühen um eine einheitliche Theorie aller Systeme stieß allerdings auf unüberwindliche Grenzen. Es gibt Systeme ohne nennenswerte Gemeinsamkeiten, und häufig müssen verschiedene Gegenstandsbereiche mit verschiedenen Systemkonzepten modelliert werden. Insbesondere sind ein System von Differentialgleichungen und der numerische Algorithmus zur Lösung eben dieser Gleichungen keineswegs äquivalent: die analytische und die numerische Behandlung eines Problems geben in der Regel völlig verschiedenartige Antworten auf die gleichen Fragen.

Heute sucht man deshalb etwas bescheidener nach Gemeinsamkeiten auf den vielfältigsten Anwendungsgebieten und wird gelegentlich fündig. So ließen sich bestimmte, allem Anschein nach irreguläre Prozesse dennoch auf vergleichsweise einfache Gesetzmäßigkeiten zurückführen – Systeme, die dem deterministischen Chaos gehorchen (Spektrum der Wissenschaft, Januar 1994, Seite 72). Für so unterschiedliche Phänomene wie den tropfenden Wasserhahn, das Wetter, irreguläre Planetenbewegungen und Börsenkräche löst die Chaostheorie den scheinbaren Widerspruch zwischen Determiniertheit und Unvorhersagbarkeit auf.

Erfolgreich war auch die klassische Kybernetik in dem Bemühen zu verstehen und zu berechnen, unter welchen Umständen Systeme eben nicht chaotisch, sondern stabil oder gar steuerbar sind. Für technische Anwendungen war und ist das eine zentrale Fragestellung.


Systeme als Beschreibungen

Viele Systemtheoretiker, mich eingeschlossen, verstehen heute ein System nicht als realen Gegenstand, sondern als eine Beschreibung der Realität. Eine solche Beschreibung ist deshalb nicht richtig oder falsch, sondern nur mehr oder weniger zweckmäßig. Mit der Verwendung des Wortes System wie bei Planeten-, Öko-, Computer- oder Wirtschaftssystem drückt man nur aus, daß man es mit einem zusammengehörigen Ganzen zu tun hat, genauer: daß man diesen Standpunkt einnimmt, weil man hofft, damit bessere oder genauere Aussagen machen zu können.

Insbesondere ist man bei der Wahl der Beschreibungsebene recht flexibel. Man zerlegt in der Analyse das System so lange in Komponenten, bis man den Genauigkeitsgrad oder die Auflösung hat, die man braucht, aber nicht mehr. Bei der Analyse eines Wirtschaftssystems wird man nicht gerade bis auf die Ebene der einzelnen Betriebe gehen, und bei der Systemanalyse eines Fahrzeugs kommt es auf die einzelne Schraube (noch) nicht an. Im einzelnen ist das die verantwortliche Entscheidung des Modellbauers. Pointiert gesagt: Jedes System hat einen Autor.

Für Prognosen, die Erzeugung von Steuerinformationen, die Simulation von Materialflüssen, Risikoanalysen, die Planung einer Umorganisation oder den Versuch, soziale Prozesse zu erklären, wird man jeweils andere Modelle, mathematische Instrumentarien und Beschreibungsebenen wählen. Diese Wahl muß transparent sein; dies erscheint mir als eine der entscheidenden Voraussetzungen für einen verantwortlichen Umgang mit dem aus solchen Modellen gewonnenen Wissen. Gerade im Rahmen der andauernden Debatte um die Technikfolgen-Abschätzung ist der Hinweis wichtig, daß deren eigentlicher methodischer Kern eine systemtheoretische Modellbildung ist.

Der formale Apparat der verallgemeinerten Systembeschreibung bildet das, was als Eingang und Ausgang eines Systems beschrieben werden kann, mit Hilfe einer mathematischen Funktion aufeinander ab, die das Verhalten des Systems beschreibt. In der Physik ist dieses Vorgehen geläufig: Man trennt zwischen Eingangsgrößen, solchen Variablen, die das System beeinflussen (bei einem Pendel wären dies die wirkenden Kräfte wie Reibung und Gravitation), und den beeinflußten Größen (zum Beispiel Winkelgeschwindigkeit und Ort oder auch die Zeit, bis das Pendel ausgeschwungen hat).

Es ist mir wichtig, ein Mißverständnis zu vermeiden: Die Benutzung der formalen, stark mathematisierten Darstellung produziert – ebenso wie die Statistik – kein Wissen über ihren Gegenstandsbereich; sie plaudert es nur aus. Die systematische Beschreibung erleichtert jedoch den Aufbau formaler Modelle (wie Gleichungen oder Simulationsprogramme), die das Verhalten des Gegenstandes abbilden und – im günstigen Falle – prognostizieren können.

Das Beschreibungsinstrumentarium der Systemtheorie geht – außer der schon erwähnten Chaostheorie – zu einem Teil auf wesentliche theoretische Errungenschaften aus der Mitte dieses Jahrhunderts zurück: auf die von Norbert Wiener (1894 bis 1964) entwickelte Kybernetik, die Theorie der Nachrichtenübertragung von Claude Shannon und Warren Weaver vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (MIT), die Automatentheorie, die mit dem Namen John von Neumanns (1903 bis 1957) verbunden ist, sowie die Theorie der formalen Sprachen des amerikanischen, ebenfalls am MIT lehrenden Linguisten Noam Chomsky. Weitere Wurzeln entstammen den siebziger Jahren: die Theorie der dissipativen Systeme des belgischen Chemikers Ilya Prigogine sowie die Theorie der Synergetik des Stuttgarter Physikers Hermann Haken.


Gibt es Systemgesetze?

Eine einheitliche Systemtheorie, wie sie unter anderen die aus Wien stammenden Biologen Ludwig von Bertalanffy und Heinz von Foerster sowie der aus Prag stammende Elektro-Ingenieur George J. Klir, die sämtlich in den USA arbeiteten, gefordert haben und die es in dieser Allgemeinheit noch nicht gibt, wäre demnach eine Theorie über Theorien. (Für die biologisch orientierte Systemtheorie wären hier die chilenischen Neurowissenschaftler Humberto Maturana und Francisco Varela zu nennen, für die Ingenieurwissenschaften Günther Ropohl vom Lehrstuhl für Polytechnik der Universität Frankfurt am Main und andere.) Alle ihre Erkenntnisse hängen, noch mehr als in den Naturwissenschaften, extrem von der gewählten Theorie, dem formalen Apparat und dem Beschreibungszweck ab.

Gleichwohl ist man unter anderem in Simulation, Erklärung, Klassifizierung und Kausalanalyse recht erfolgreich damit; und es scheint unabhängig von den Eigenheiten der jeweiligen Theorie Systemgesetzlichkeiten, das heißt immer wieder in der Beschreibung auftretende Prinzipien zu geben, die eine Theorie der Systeme konstituieren könnten. Beispiele sind die Regelung durch Rückkopplung, die Wirkung von Information auf Systeme, Selbstorganisation, Konsistenz, Fehlerfreundlichkeit, Stabilität, Chaos, Selbstähnlichkeit und Komplexität.

Das ist deshalb so spannend, weil diese Gemeinsamkeiten weit über die Analogie zwischen den Gegenstandsbereichen, auch über die mathematische, hinausgehen. So finden wir in neuronalen Netzen Verhaltensweisen, für die wir im Rahmen einer Netzwerktheorie keine Erklärung haben, bei denen aber die physikalische Theorie der Vielteilchensysteme weiterhilft. Ob dies nun etwas über die Natur der beschriebenen Prozesse aussagt, ist ein erkenntnistheoretisches Problem, dessen Nichtlösung die Praktikabilität des Vorgehens kaum beeinträchtigt.


Klassische und nichtklassische Systemtheorie

Die herkömmliche Systemtheorie hat sich am formalen wie inhaltlichen Erkenntnisideal der klassischen Mechanik des 19. Jahrhunderts orientiert. Ihre Modelle, die sich in physiküblichen Gleichungen ausdrücken lassen, basieren auf der Annahme, daß alle Eigenschaften des Systems wohlunterscheidbar seien, daß jede Wirkung auf mindestens eine – in der Regel genau eine – Ursache zurückgeführt werden könne (Prinzip des Determinismus) und daß es überhaupt Ursachen gebe, die eine Wirkung haben (das ist die entscheidende Voraussetzung für Vorhersagbarkeit).

Diese Grundannahmen erlauben es, die möglichen Zustände eines Systems zu definieren und sein Verhalten durch eine Gesetzlichkeit zu beschreiben, die sich auf die Zustandsänderungen in der Zeit bezieht. In der Mechanik sind diese Zustände beispielsweise durch Orte und Impulse, in elektrischen Netzwerken durch Ströme und Spannungen, in ökonomischen Systemen durch die Produktionsfaktoren gekennzeichnet.

Jedoch sind beispielsweise bei einem betrieblichen Prozeß diese Grundannahmen nicht erfüllt: Die Prozesse sind in der Regel nicht oder nur sehr schlecht vorhersagbar, und Ereignisse lassen sich kaum monokausal erklären. Außer der Tatsache, daß nie alle Systemparameter in wünschenswertem Umfang erfaßt werden können, scheint auch die Natur der beschriebenen Prozesse in Organisation und Produktion wie in der Biologie und Soziologie nichtmaschineller Art zu sein – und damit der klassischen Methode nicht zugänglich (Bild 2).

Daraus resultiert die Forderung nach einer nichtklassischen Systemtheorie, deren Grundzüge sich erst allmählich abzeichnen.

Eine leitende Idee dabei ist die Überzeugung, daß Information und System gesetzmäßig etwas miteinander zu tun haben. Systeme erzeugen und verarbeiten nicht nur Information, sondern auch umgekehrt: Systemstrukturen entstehen durch wirkende Information neu, und Verhaltensmuster von Systemen können sich dadurch ändern. Ich vertrete deshalb die Hypothese, daß System und Information begrifflich ineinander transformierbar seien.

In diesem Zusammenhang treten komplementäre Begriffspaare auf wie Ort und Impuls in der Quantentheorie, die nicht gleichzeitig mit beliebiger Schärfe gemessen werden können: Struktur und Verhalten, Zuverlässigkeit und Autonomie, Erstmaligkeit und Bestätigung (einer Information). So haben mein Freiburger Kollege Walter von Lucadou und ich zu zeigen versucht, daß auch Struktur und Verhalten eines nichtklassischen Systems nicht beide mit beliebiger Bestimmtheit festgelegt oder festgestellt werden können, ohne das System selbst zu ändern. Gerade diese Tatsache ist aus der Alltagswelt betrieblicher Organisation bestens bekannt.


Anwendungen

Im wirtschaftlichen wie im technisch-organisatorischen Bereich geht es darum, auch jenseits einer mathematisch-formalen Behandlung ein möglichst gutes Systemverstehen auf der phänomenologischen Ebene zu erwerben, um im, mit und am System handeln zu können. Gerade bei katastrophenartigen Ereignissen wie dem Börsenkollaps 1980 oder dem Versagen der herkömmlichen Organisationsformen bei der Einführung neuer Technologien und bei der Bestimmung von Technikfolgen ist in den wenigsten Fällen ein mathematisches Modell verfügbar. Selbst die – nach klassischem Muster konstruierten – Weltmodelle sind wegen der mangelhaften Kenntnis der Anfangswerte und der Systemparameter nur sehr bedingt zu Prognosen geeignet, erlauben aber durch Sensitivitätsstudien eine genauere Diskussion der gefällten Vorentscheidungen und der Modellannahmen. Auch wenn kein mathematisches Modell verfügbar ist oder (wie bei chaotischen Systemen) keine Voraussagen möglich sind, hilft die Systemtheorie schon durch den Zwang zur begrifflichen Präzision, Fragen über komplexe Zusammenhänge wie Ökosysteme, große technische Systeme und Gesellschaften genauer als bisher zu formulieren und zu analysieren.

Es hat sich insbesondere gezeigt, daß viele der in der betrieblichen Praxis bewährten Problemlösungsmethoden wie Wertanalyse, Organisationsentwicklung, Rechnerintegration und Qualitätszirkel Methoden der Systemtheorie erfolgreich verwenden, wenn auch ohne sie beim Namen zu nennen, und durch Bereitstellen einer gemeinsamen Kommunikationsbasis zur Präzisierung und zur Klärung von Konflikten beitragen.

Organisationen – zu definieren als menschlich induzierte Strukturen und Prozesse – erlauben eine Beschreibung mit Mitteln der Systemtheorie, weil schon aus ihrer Struktur ohne nähere Detailkenntnis eine bestimmte Typologie herleitbar ist: Es ist leicht, zentralistische von dezentralen Strukturen zu unterscheiden oder Hierarchien zu identifizieren. Verhaltensweisen einer Organisation lassen sich mit Begriffen wie "träge", "zuverlässig", "schlagkräftig", "flexibel" beschreiben und im Rahmen der Regelungstheorie klassifizieren.

Existenz, Stabilität, Oberfläche, Funktionalität, Wachstum, Veränderung und letztlich Zerfall eines Systems sind Gegenstand neuerer Untersuchungen. So ist es alles andere als trivial, wie Organisationen zu existieren beginnen; es gibt zaghafte Versuche der Beschreibung solcher Prozesse im Rahmen der Chaostheorie, der Synergetik und der Autopoiesis.

Die meisten Organisationen sind strukturell nicht stabil: Sie ändern ihre Struktur häufig im Laufe ihrer Geschichte, haben jedoch eine beachtliche funktionelle Stabilität. Diese Kombination rückt sie eher in die Nähe biologischer Organismen als in die von Maschinen. Richtig verstanden hat man dies allerdings noch nicht. Man wäre schon glücklich, wenn man eine systemtheoretische Beschreibung von ähnlicher Leistungsfähigkeit wie die Evolutionstheorie hätte, die ja auch keine Prognosen erlaubt, aber wenigstens eine Erklärung für die Entstehung ihrer Gegenstände und deren Wandel liefert.

Es wird oft die Vorstellung geäußert, wachsende Systeme seien eher imstande, Fehler auszugleichen und Fehlstellen auszufüllen, und sie seien dank ihrer Fähigkeit zur funktionellen Ausdifferenzierung besser steuerbar. Beides ist plausibel; jedoch steht ein formaler systemtheoretischer Nachweis noch aus.


Systemtheorie und Verantwortung

Große technische Systeme, vom Weltkommunikationsnetz bis hin zur weltweiten Entsorgungswirtschaft, sind seit den achtziger Jahren immer wieder Gegenstand von Kontroversen gewesen, vor allem weil sie als unbeherrschbar erlebt werden und ihre Entwicklung sich einer gesellschaftlichen Kontrolle entzieht. Vielleicht vermag gerade hier das systemtheoretische Instrumentarium zu einem Verstehen beizutragen, das sich nicht aus der Alltagserfahrung bilden kann, weil diese uns – wie so oft – in die Irre führt.

Indem die Systemtheorie uns die Begrenztheit, Theorieabhängigkeit und Unvollständigkeit einer Systembeschreibung präzise zeigt, macht sie klar, daß das Handeln aufgrund der Systembeschreibung – und jedes Handeln ist theoriegeleitet – denselben Schranken unterliegt. Es gehört zur Verantwortung des Handelnden, sich diese Voraussetzungen bewußt zu machen.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 9 / 1994, Seite 117
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