Некоторые результаты исследования модели мировой динамики

В данном подразделе приведем некоторые результаты исследования модели мировой динамики, взятые из книги Дж. Форрестора «Мировая динамика», с целью проиллюстрировать как интерпретируются в гуманитарной традиции результаты имитационных исследований.

Любая математическая модель и ее динамический выход представляют нам некоторую информацию о реальном мире. Имитационные эксперименты с моделью мировой динамики позволяют прослеживать поведение системы во времени шаг за шагом.

Динамика системы может привести к абсурдным результатам, как пишет автор, что требует пересмотра начальных условий для отдельных переменных, заложенных в модель. Проводя имитационные эксперименты для различных значений начальных условий, наблюдая за поведением системы в целом, мы улучшаем наше понимание структуры и динамики системы. Рассмотрим поведение предлагаемой модели мира.

Центральным вопросом, который изучался в экспериментах с моделью мировой динамики, заключался в исследовании противоречий между экспоненциальным ростом численности населения и ограниченными условиями окружающей среды. Такие взаимодействия уже начинают проявляться в современном мире.

Достаточно много известно о причинах, вызывающих рост народонаселения и экономики, о физических пределах и естественных ресурсах планеты. Известно также, что существует предельно допустимый уровень загрязнения. Но что произойдет, когда рост экономики и народонаселения приблизится к фиксированным природой пределам и сменится неустойчивой формой равновесия? Вот те вопросы, которые обсуждает автор.

Особенно большое беспокойство обычно вызывают проблемы ограничения роста народонаселения. Ясно, что экспоненциальный рост народонаселения не может продолжаться бесконечно. Рост населения и развитие индустриализации не беспредельны. Вопрос состоит только в том, когда и как он прекратится, а не в том, прекратится ли вообще.

Мировая модель содержит четыре параметра, способных ограничить рост населения, — это истощение природных ресурсов, увеличение уровня загрязнения, перенаселенность, нехватка продуктов питания.

В результате исследований было установлено, что модель, описанная в разд. 3.3, представляет систему, в которой процесс роста сменяется упадком в результате истощения природных ресурсов. На рис. 3.2 показано поведение мировой модели. На графиках представлено пять кривых, иллюстрирующих изменение четырех основных уровней системы и параметра качества жизни. Как видим, население достигает максимального значения в 2020 г., а затем начинает убывать, что вызывается истощением природных ресурсов. Истощение естественных ресурсов резко снижает эффективность капиталовложений и материальный уровень жизни и, как следствие, приводит к сокращению народонаселения.

Запасы ресурсов начинают катастрофически уменьшаться уже к 2000 г. При сохранении существующих темпов использования ресурсов может произойти полное их истощение уже к 2150 г.

При построении модели предполагалось, что природных ресурсов должно хватить на 250 лет развития человечества, если темп их использования сохранится на уровне 1970 г. Но для рис. 3.2 темп потребления ресурсов, не показанный на этом графике, возрастает в 1,5 раза за период с 1970 по 2000 г. из-за увеличения численности населения и капиталовложений. Причем влияние недостатка природных ресурсов начнет сказываться значительно раньше, так как усложняется задача добычи ресурсов из истощенных и бедных месторождении, что учитывается в модели множителем добычи природных ресурсов. Увеличение потребности и уменьшение добычи полезных ископаемых приведет к недостатку ресурсов не через 250 лет а уже через 30-50 лет. Как можно видеть из рис. 3.2, факты нехватки ресурсов проявляются значительно раньше того времени, когда ресурсы будут полностью истощены и, как будет ясно из дальнейшего, можно лишь оттянуть проявление этих эффектов, если сохранить темпы потребления ресурсов на современном уровне.

Рис. 3.2. Первоначальный вариант модели. Капвложения и численность населения снижаются из-за истощения природных ресурсов.По оси абсцисс во всех графиках отложено время с 1970 по 2100г. Ось ординат многозначна, так как на каждом графике приводится большое количество данных. Масштабы по оси ординат указываются слева и справа от графика для соответствующих переменных

На рис. 3.2 максимум загрязнения приходится на 2060 г. и его величина в 6 раз выше уровня загрязнения в 1970 г. Но загрязнение еще не достигло того значения, которое может вызвать все возрастающие трудности, отраженные в следующем подразделе. Качество жизни снижается к 2070 г. и после этого стабилизируется. Но что значит максимум качества жизни в то время, когда в мире растут социальные противоречия? Это станет более понятным, если сравним прогнозы с реальностью.

Кривые на рис. 3.3 иллюстрируют поведение четырех относительных величин, характеризующих качество жизни в том же интервале времени и для тех же условий системы, что и на рис. 3.2, и той же доли капиталовложений в сельское хозяйство. Материальный уровень жизни достигает максимума примерно в 2000 г., а затем падает. В этом случае размеры капиталовложений на душу населения возросли, а нехватка ресурсов еще не достигла того уровня, который снизил бы эффективность капиталовложений. На рис. 3.3 доля капиталовложений в сельское хозяйство увеличивается в первые сто лет от 0,2 до 0,32. Как видно из рисунка, это увеличение возникает по двум причинам. Во-первых, материальный уровень жизни возрастает настолько, что нет необходимости вкладывать капитал для дальнейшего повышения качества жизни. С другой стороны, незначительно падает относительное количество продуктов питания, которое сильно зависит от доли капиталовложений в сельскохозяйственное производство. Из графика видно, что падение материального уровня жизни и рост относительного количества пищи изменяют необходимый уровень капиталовложений в сельское хозяйство.

Рис. 3.4. Первоначальный вариант модели. Темп генерации фондов падает после 2010 г., но не опускается ниже значения темпа износа фондов до 2040 г., т.е. до момента, когда начинает уменьшаться уровень капиталовложений

Множитель зависимости качества жизни от плотности населения сначала

уменьшается, а затем увеличивается снова, в то время как численность населения растет, а затем уменьшается. Множитель зависимости качества жизни от загрязнения имеет противоположный характер, что видно на рис. 3.2.

Рис. 3.4 также относится к первоначальной модели и показывает изменение генерации и износа фондов на фоне кривой общего объема капиталовложений. До 2040 г. общий объем капиталовложений повышается, так как процесс генерации фондов превышает процесс износа. Максимум общего объема капиталовложений имеет место, когда тенденции начинают уравновешивать друг друга. После 2040 г. износ фондов превосходит генерацию и общий объем капиталовложений сокращается.|

Рис. 3.2 — 3.4 не следует воспринимать как точное предсказание пути развития мира. Предполагаемая структура и переменные в модели не были достаточно тщательно проанализированы, чтобы утверждать: первоначальная модель — наиболее вероятная. Наоборот, ее нужно рассматривать как одну из возможных моделей поведения мировой системы (см. л.1,гл. 7).

Можно отметить, что истощение естественных ресурсов не является наиболее вероятным ограничением роста населения. Истинные запасы естественных ресурсов могут быть значительно больше, чем предполагается. Более того, наука может непрерывно находить всевозможные заменители с тем, чтобы отсрочить кризис нехватки природных ресурсов. Если природные ресурсы не ограничивают рост населения и не замедляют темп индустриализации, то анализ моделей позволит определить какой-либо другой параметр в мировой системе, который может привести к другим кризисам. Модель позволяет проводить разнообразные эксперименты. Если не хотим, например, чтобы природные ресурсы иссякли, то можно снизить скорость их использования или изменить начальные условия, увеличивая объем предполагаемых запасов сырья, и посмотреть, каким окажется результат в этом случае.

Модель социальной системы можно исследовать путем изменения структуры и численных величин, чтобы определить, как поведение системы зависит от предположений, введенных в конструкцию модели. Некоторые изменения в модели проведены, чтобы проверить чувствительность системы к первоначальным предположениям. Другой комплекс изменений позволяет исследовать методы определения путей для улучшения деятельности реальной системы. Третья категория изменений введена для исследования различных типов поведения, которые могут проявиться при функционировании системы. Такой подход использован для более глубокого понимания самой системы.

Уменьшение естественных ресурсов задерживает экспоненциальный рост населения и объема капиталовложений. Так как использование ресурсов происходит непрерывно и процесс этот необратим, то непрерывное уменьшение ресурсов не только препятствует росту, но и влияет на поведение всей системы в целом, т. е. вызывает сокращение населения и индустриализации.

Но естественные ресурсы, возможно, не являются решающим фактором. Легко изменить начальные условия в модели системы так, чтобы снизить зависимость от естественных ресурсов.

Предположим, что в 1970 г. скорость использования естественных ресурсов была резко снижена и это не оказало никакого влияния на другие части системы. Это может соответствовать либо изменению оценки действительной скорости потребления мировых запасов, либо открытию новой технологии для уменьшения зависимости от дефицитных материалов.

Так же как и на рис. 3.2, ось ординат многозначна, поскольку на каждом графике приводится большое количество данных. Масштабы по оси ординат указываются слева и справа от графика для соответствующих переменных.

.Рис. 3.5 Соотношения в системе во время развития кризиса загрязнения

На рис. 3.5 темп использования природных ресурсов NRUN был снижен до 25 % его первоначальной величины в 1970 г. Это значит, что если все другие параметры системы остаются теми же, то скорость потребления ресурсов после 1970 г. равняется 25 % от принятой ранее величины. В действительности же другие параметры тоже изменятся. На использование естественных ресурсов влияет численность населения и материальный уровень жизни, а эти два фактора продолжают изменяться. Уменьшение потребности в естественных ресурсах устраняет один из факторов ограничения развития системы. Выясняется, что если естественные ресурсы больше не ограничивают рост, то в системе возникает другая сила, подавляющая рост.

Такой силой является развивающийся кризис загрязнения, который возникает, если никакие другие факторы не ограничивают рост до того, как это сделает загрязнение. Как показывает рис. 3.5, загрязнение возрастает более чем в 40 раз по сравнению с 1970 г. Чтобы увидеть эффекты снижения использования естественных ресурсов, которое началось в 1970 г., нужно сравнить рис. 3.2 и 3.5. Рис. 3.5 демонстрирует дальнейшее увеличение роста численности населения и объема капиталовложений. Их рост продолжается до тех пор, пока скорость роста загрязнений не превысит скорости разложения загрязнения. Загрязнение резко увеличивается при перегрузке природных механизмов очистки. Рост загрязнения будет продолжаться до тех пор, пока не подавит процессы, вызывающие загрязнение. Это означает сокращение численности населения и объема капиталовложений до тех пор, пока темп образования загрязнений не упадет ниже скорости разложения загрязнений. На рис. 3.5 численность населения падает до 1/6 своего максимального значения.

В данной модели с уменьшением скорости использования естественных ресурсов процесс образования загрязнения не изменялся. Существует мнение, что загрязнение прямо связано с использованием ресурсов, но это справедливо только отчасти. Применение технологии, направленной на экономию редких металлов, должно привести к использованию химических веществ и пластиков, обладающих такой же или более высокой токсичностью. Так или иначе, будет ли уменьшение населения таким резким, как показано на рис. 3.5, зависит от того, какая часть земного шара подвергнется наибольшему загрязнению. Для вычисления материального уровня жизни весь объем капиталовложений делится на численность всего населения. Если население уменьшается внезапно, модель предполагает, что уменьшающийся капитал используется оставшейся частью населения. Это эквивалентно предположению, что в результате кризиса загрязнения уменьшается та часть населения, которая не использует капиталовложений. Но, вероятно, это не так. Скорее всего, нарушение социальных систем и сельского хозяйства привело бы к тому, что численность населения в индустриальных странах уменьшилась бы больше всего. Если так и произойдет, то процесс образования загрязнений остановится прежде, чем численность населения упадет так низко, как показано на рис. 3.5.

Итак, была приведена лишь незначительная часть описания и анализа имитационных экспериментов, которые провел Дж. Форрестер со своей моделью мировой динамики. Подробное описание имитационных экспериментов с моделью мировой динамики и ее дальнейшее развитие можно посмотреть в книгах [31, 32].Динамические характеристики имитационных моделей сложных социальных систем часто вводят людей в заблуждение. Подход системной динамики позволяет в определенном смысле структурировать подход к формализации описания сложных социально-экономических систем. При этом, конечно же, такой подход не позволяет исчерпывающим образом проанализировать изучаемую систему. Он скорее позволяет четко сформулировать проблемы, которые требуют более тщательного обсуждения на междисциплинарном уровне. Приведем в заключение некоторые методологические замечания Дж. Форрестера, касающиеся гуманитарных аспектов анализа сложных систем методами системной динамики.

«Интуитивно очевидные "решения" социальных проблем имеют тенденцию заводить в одну из нескольких ловушек, обусловленных характером сложных систем. Прежде всего, попытка отреагировать на часть симптомов может только создать новую форму поведения системы, также ведущую к неприятным последствиям. Во-вторых, попытка добиться кратковременного улучшения может привести к трудностям в долговременном плане. В-третьих, локальные цели для части системы нередко находятся в противоречии с интересами системы в целом. В-четвертых, часто пытаются воздействовать на систему в тех ее частях, где она малочувствительна к такому воздействию и где усилия и деньги тратятся с малым эффектом. Эти четыре характерные ошибки, свойственные решению большинства социальных проблем, далее будут проанализированы подробнее.

Первый тип ошибок заключается в том, что при попытке разрешения старых проблем возникают новые. Первый пример поведения мировой системы привел к уменьшению численности населения и падению уровня жизни из-за истощения природных ресурсов. Было сделано допущение о принятии некоторого технологического решения, в результате которого система была освобождена от проблемы недостатка природных ресурсов, но в результате развился еще худший вид кризиса — неудержимый кризис загрязнения. Затем было сделано предположение о том, что загрязнение удается каким-то образом контролировать, но при этом возникает перенаселенность, в результате которой падает качество жизни и прекращается рост населения. В третьей попытке облегчить давление на систему была снята зависимость рождаемости и смертности от перенаселения, что означало бы преодоление психологических проблем жизни в обществе с высокой плотностью населения. Возник еще один, последний, кризис из-за недостатка продуктов питания. Каждая попытка предотвратить кризис приводила к появлению новых трудностей.

Второй тип ошибок вызывается тем, что кратко- и долговременная реакции социальной системы на разные методы управления обычно противоречат друг другу. Обычно воздействия, которые вызывают кратковременные улучшения в системе, в долговременном плане приводят к ухудшениям. Вопрос о том, какой срок является коротким, а какой — длительным, обусловливается динамической реакцией интересующей нас системы. В мировой динамике коротким может являться срок в несколько десятилетий, а длительный срок — от пятидесяти до нескольких сот лет. Методы и программы, улучшающие положение системы в долгосрочном плане, первоначально могут ухудшать его. Это особенно коварное явление! Краткосрочная перспектива первой бросается в глаза и требует немедленных действий. Однако ряд действий, имеющих целью краткосрочное улучшение, могут перегрузить систему настолько тяжелыми долгосрочными осложнениями, что никакие даже самые сильные краткосрочные меры уже не спасут положения. Многие из стоящих в настоящее время перед миром сложных проблем являются конечным результатом краткосрочных мер, предпринятых в XX в. Большие капиталовложения и более интенсивное использование земли в сельском хозяйстве увеличили производство пищевых продуктов в кратковременной перспективе, но в долговременной перспективе нарушили продуктивность огромных земельных площадей из-за эрозии и засорения.

Третий тип возникших ошибок обусловлен существованием противоречий между целями отдельной подсистемы и благополучным развитием системы в целом. Мы наблюдали это на примере городских систем, цель которых — расширение и повышение уровня жизни горожан. Однако по мере того как городская система осуществляет эти цели, страна в целом сталкивается с ростом численности населения, индустриализацией, загрязнением и увеличением потребности в продуктах питания.

Четвертый тип характерных ошибок при анализе социальных систем заключается в том, что такие системы чаще всего нечувствительны к методам, которые выбираются в попытке изменить их поведение. Чаще всего социальная система привлекает внимание именно к той своей точке, в которой попытка вмешаться потерпит провал. Человеческий опыт, приобретенный в контактах с простыми системами, учит, что причину затруднения следует искать рядом с его проявлениями. Поступая так, мы совершаем ошибку, потому что социальная система предлагает кажущуюся причину, которую, основываясь на опыте с простыми системами, мы считаем правдоподобной. Однако такое впечатление вызывается обычным совпадением, которое, как тревожный симптом, возникает в цепи обратной связи большой системы».

Литература.

Ю.Н. Павловский, Н.В. Белотелов, Ю.И. Бродский

Имитационное моделирование. М. Изд. Центр «Академия», 2008 г.

Форрестер Дж. Мировая экономика.- М., Физматгиз, 1978 г.

Date: 2015-12-13; view: 836; Нарушение авторских прав