книги / Мировая динамика

ПРИЛОЖЕНИЯ		262
QLM	Qualityof life from material; множитель
	зависимости качества жизни отзагрязнения
QLMT	(безразмерный).
	Qualityof life from material table;
QLP	таблично заданный QLM.
	Quality of life from pollution; множитель
	зависимости качества жизни отзагрязнения
QLPT	(безразмерный).
	Qualityof life from pollution table;
QLS	таблично заданный QLP.
	Quality of life standard; стандартное качество
	жизни (ед. удовлетворенности).
SWT1	Switch time No. 1for BRN; время переключения
SWT2	№ 1для BRN (год).
	Switch time No. 2 for NRUN; время переключения
SWT3	№ 2для NRUN (год).
	Switch time No. 3 for DRN;
SWT4	время переключения № 3для DRN (год).
	Switch time No. 4 for CIGN; время переключения
	№ 4для CIGN (год).
SWT5	Switch time No. 5 for CIDN; время переключения
	№ 5 для CIDN (год).
SWT6	Switch time No. 6 for POLN; время переключения
SWT7	№ бдля POLN (год).
	Switch time No. 7 for FC; время переключения
TABHL	№ 7для FC (год).
	Logical function, table look up and interpolation;
	логическая функция, задаваемая таблично,
TABLE	слинейной интерполяцией.
	Logical function, table look up and interpolation;
	логическая функция, задаваемая таблично,
TIME	с квадратичной интерполяцией.
	Calendar time; текущее время (год).

ЛИТЕРАТУРА

1.Banfield. The Unheaventy City. Boston: Little Brown and Company, 1970.

2.Форрестер Дж. Основы кибернетики предприятия. М.: Прогресс, 1971.

3.Forrester J. Principles of Systems (Preliminary Edition ten chapters) / / Camb­ ridge: Wright Alien Press, 1968.

4.Forrester J. Market Growth as Influence by Capital Investment / / Industrial Manage­ ment Review, 1968, v. IX, No. 2, p. 83— 105.

5.Форрестер Дж. Динамика развития го­ рода. М.: Прогресс, 1974.

6.Foster R. The Dynamics of Blood Sugar Regulation. M. Sc. Thesis. Cambridge: Department of Electrical Engineering, Mass. Inst, of Tech., 1970.

7Meadows D. Dynamics of Commodity Production Cycles. Cambridge: Wright Alien Press, 1970.

8.Peccei A. The Chasm Ahead. London: Macmillan Company, 1969.

9.Peccei A. Where are we? Where are we going? / / Successo, 1970, v. XII, No. 1. New Series, p. 119— 126.

10.	Peccei A. The Predicament of Man-
c i n d / /	Successo, 1970, v. XII, No. 6. New

Series, p. 149— 156.

11. Roberts E. The Dynamics of Research and Development. New York: Harper and Row, 1964.

ПОСЛЕСЛОВИЕ

« М И Р О В А Я Д И Н А М И К А » Ф О Р Р Е С Т Е Р А И А К Т У А Л Ь Н Ы Е

ВО П Р О С Ы Э К О Л О Г И Ч Е С К О Й

ЭВ О Л Ю Ц И И

Впоследние годы проблемы глобальной эко­ логии во все большей степени приковывают внимание исследователей, и количество пуб­ ликаций, посвященных этой проблематике, непрерывно растет. Этот интерес не случаен. Он глубоко мотивирован всем ходом со­

временной научно-технической революции. В основе подавляющего большинства этих ра­ бот лежат идеи системной динамики; особое место среди них занимают работы Дж. Форре­ стера.

Они интересны не только по существу, но и потому, что позволяют продемонстрировать то качественное, что отличает концепции и методы анализа, которые лежат в основе ис­ следований постепенно складывающейся оте­ чественной школы, от работ, проводимых на Западе.

Заслуга Форрестера не в том, что он ак­ центировал внимание на назревшем противо­ речии между темпами роста населения и ис­ пользования ресурсов, с одной стороны, и ог­ раниченностью земной территории и ее ресур­ сов — с другой. И, конечно, не Форрестер был первым, кто счел необходимым начать науч­ ный анализ взаимодействия человека и окру­ жающей среды и перспективу ее эволюции. Обо всех этих проблемах люди думали уже

265	«МИРОВАЯ ДИНАМИКА» ФОРРЕСТЕРА

давно, и историки могут назвать десятки имен есте­ ствоиспытателей, философов, экономистов, которые с предельным вниманием относились к указанным про­ блемам.

В своей книге Форрестер говорит о недостаточнос­ ти локального подхода к экологической проблеме. Сис­ тема «человек — окружающая среда» стала сложна, и внутренние связи столь многообразны и запутаны, что локальные воздействия могут привести к самым неожи­ данным результатам. И системная концепция Форрес­ тера — одна из замечательных особенностей его книги. Но и это не ново. Системный подход к экологической проблематике возник гораздо раньше.

Основоположником изучения окружающей среды как единой системы, включающей в себя биоту и чело­ века, является академик В. И. Вернадский, который еще 50 лет назад не только высказал утверждения, очень похожие на те, которые имеют место в книге Форрестера, но и обстоятельно аргументировал их. Собственно, само понятие ионосферы как единства все­ го того, что связано с активностью человека, было вве­ дено Вернадским. Он и его многочисленные последова­ тели разрабатывали необходимые методы и принципы количественного и качественного исследования этой системы.

Настоящее научное достижение Форрестера заклю­ чается в другом — в его попытке использовать методы исследований, собранных в естественных и инженер­ ных науках, для изучения процессов эволюции, т. е. из­ менения во времени характеристик явлений социаль­ ной природы.

Форрестер наводит один из мостов в том месте, где он особенно нужен людям, где решение практи­ ческих задач настоятельно требует объединения уси­ лий естественников и гуманитариев. И он убедительно

Н. МОИСЕЕВ

266

демонстрирует, что тот синтез, который он предлага­ ет, дает способы количественных оценок эволюции со­ циальной системы. Эти оценки позволяют в меру их достоверности предсказать основные тенденции, или, иначе говоря, временные развертки основных процес­ сов глобального характера, т. е. процессов, происходя­ щих в масштабе всей планеты. В этом важном направ­ лении Форрестер был первым.

В чем значение такого рода исследований? Научно-технический прогресс настолько ускорил

все процессы использования ресурсов, дал в распоря­ жение человека такую силу, что неосторожное, непро­ думанное применение этой мощи может привести че­ ловечество к тотальной катастрофе. Ведь опасность грозит человеческой цивилизации, как мы это теперь понимаем, не только от взрывов водородных бомб. Бе­ зумный, неконтролируемый рост энергетики, произ­ водства, загрязнений, одним словом, все то, что связа­ но со стихийным, неконтролируемым удовлетворением эгоизма отдельных людей, корпораций, стран, — все это не менее опасно. Здесь уместно помнить, что одна из причин, побудивших Форрестера к написанию этой книги,— это нефтяной кризис 1970 г., порожденный не столько реальной нехваткой нефти, сколько мер­ кантильными интересами нефтяных монополий.

В основе любых планируемых действий должны ле­ жать представления о цели и о путях ее достижения. Должно быть также ясное понимание следствий любых наших действий, затягивающих экологическую пробле­ му, проблему стабильности существования жизни и возможности сохранения цивилизации в марксистском понимании этого слова. С каждым годом и десятилети­ ем растет потребность в научно обоснованных оценках перспективы нашего развития в зависимости от альтер­ нативных вариантов наших действий. Эту мысль под­

267	«МИРОВАЯ ДИНАМИКА» ФОРРЕСТЕРА

тверждает тот факт, что научное начало начинает про­ никать во все новые и новые области человеческой дея­ тельности. И вот Форрестер переступил границу, кото­ рую до сих пор не переступали исследователи. Он сде­ лал попытку количественных оценок общих глобаль­ ных процессов, происходящих на Планете.

Переход к количественным характеристикам пред­ ставляет большую трудность. Для этого необходимы специальные математические модели и понимание того, каким образом экономические процессы должны быть связаны с эволюцией общих экологических пара­ метров биосферы. Экономико-математическая наука не давала для этого достаточных исходных посылок. В са­ мом деле, основные успехи этого направления своди­ лись к развитию методов, позволяющих решать те или другие задачи оптимального планирования,— задачи об оптимальных перевозках, задачи оптимального раз­ мещения производства, рациональных капиталовложе­ ний и т. д. Если речь шла о моделях, описывающих про­ цессы, развивающиеся во времени, то экономико-мате­ матическая наука предлагала способы построения и анализа только моделей продуктивного типа, т. е. опи­ сывающих чисто производственные технологические процессы. Демографические особенности,* эволюцию условий экологического характера было принято счи­ тать характеристиками, внешними по отношению к эко­ номическим процессам. Попытку учесть обратную связь, обратное влияние эволюции экономических про­ цессов на характер изменения демографических пара­ метров, на условия обитания людей до Форрестера ник­ то делать не пытался1

1Этот вопрос обсуждался, в частности, Ст. Лемом в «Сумме технологии» (1963 г.) и моделировался И. Ефремовым в «Часе быка» (1968 г.). (Прим, ред.)

Н. МОИСЕЕВ

268

Работы Дж. Форрестера внесли существенный вклад в создание научного направления, чрезвычайно важного для всего человечества. Как считает сам Форрестер, эти работы — лишь первый шаг, и в дальнейшем все его мо­ дели будут заменены другими, более правильно отража­ ющими суть вещей. Он пишет, что предлагаемая им сис­ тема моделей — это не более чем учебное пособие для семинарских занятий, пособие, помогающее освоить приемы формализованного описания.

Наглядность и доступность методики обусловили ее широкое распространение в США и Западной Европе. Она начала использоваться для анализа различных про­ цессов, формализация которых раньше казалась не­ возможной. Сам Форрестер применил эти методы для анализа функционирования фирмы, для исследования процессов урбанизации, региональной экономики и т. д. Его последователи и ученики провели ряд успешных ис­ следований таких сложных и плохо формализуемых про­ блем, как, например, влияние ДДТ, используемого в сель­ ском хозяйстве, на морские популяции и человеческие организмы. Он продолжает с группой сотрудников Мас­ сачусетского технологического института совершенство­ вать свои методы и использовать их для решения конкрет­ ных задач. Заслуживают особого внимания опубликован­ ные им и его сотрудниками модели регионального разви­ тия (например, модель экономики Канады).

О МЕТОДАХ СИСТЕМНОЙ ДИНАМИКИ

Для того чтобы были ясны идеи мировой динамики и их оценка, рассмотрим кратко концептуальную и матема­ тическую основы метода. В основе метода изучения

269	«МИРОВАЯ ДИНАМИКА» ФОРРЕСТЕРА

разнообразных сложных динамических процессов ле­ жит так называемый метод системной динамики.

Со времени, когда Ньютон создал формализо­ ванную модель механического движения, в точном естествознании выработался вполне определенный язык, терминология. Более того, возникла определен­ ная проверенная веками схема построения формали­ зованных моделей динамических процессов. Цент­ ральным является понятие фазовых координат систе­ мы, характеризующих состояние системы в данный момент времени. Если известны внешние воздействия на систему, то знание фазовых координат в некото­ рый момент времени позволяет определить состояние системы в последующие моменты. Форрестер также использует это фундаментальное понятие, но упот­ ребляет для него термин «уровень». Изменение уров­ ня определяется величиной, которую он называет «темпом».

Для того чтобы составить описание динамической системы, мы должны провести анализ зависимости темпов от уровней, т. е. построить некоторую систему причинно-следственных связей. Автор предлагает для этого весьма удобную схему, позволяющую наглядно увидеть все переплетения связей, проследить харак­ тер обратных связей и т. д. Эта диаграмма уже явля­ ется по существу блок-схемой некоторой машинной программы. Наглядность программы — одна из важ­ ных особенностей метода. Благодаря ей подход автора оказывается доступным для лиц, владеющих матема­ тикой.

Обозначим через х — уровни, через у — темпы. Тогда диаграмма позволяет записать зависимость изме­ нения уровней, т. е. темпов, от самих уровней:

у = ¡(х ).

Н. МОИСЕЕВ

270

Кроме того, вводится понятие задержки (запазды­ вания), т. е. такого временного интервала, который не­ обходим, чтобы то или иное изменение уровней вызва­ ло изменение темпов. Таким образом, введение задерж­ ки позволяет уменьшить порядок системы, поскольку она позволяет параметризовать инерцию промежуточ­ ных звеньев.

Методика Форрестера — дальнейшее развитие тех методов автоматического регулирования, которые на­ чали создавать инженеры еще в двадцатых годах для описания сложных технических и прежде всего радио­ технических систем. Автор совершенствует эту техни­ ку и использует ее в целях машинной имитации. Для этого он создает язык DYNAMO, который позволяет легко переводить его схемы на язык машинных про­ грамм. Форрестер развил специальную технику состав­ ления и машинной эксплуатации моделей сложных ди­ намических процессов.

Но успех методов системной динамики не в новизне идей. По существу Форрестер развивает традиционные идеи. Успех обусловлен прежде всего простотой мето­ дов, интерпретацией результатов, наглядностью, дос­ тупностью для использования специалистами не очень высокой математической квалификации. Например, че­ ловеку, не знакомому с программированием на ЭВМ, достаточно нескольких дней, чтобы научиться писать довольно сложные программы на языке DYNAMO. По­ добные ситуации не раз возникали в истории науки, ко­ гда успех и популярность идеи оказывались следствием удачной интерпретации. Нечто похожее случилось, на­ пример, с историей открытия специального принципа относительности. Только узкому кругу специалистов известно, что великий французский математик Анри Пуанкаре создал теорию, из которой, как частное след­ ствие, получался специальный принцип относительное-

271	«МИРОВАЯ ДИНАМИКА* ФОРРЕСТЕРА

ти. Но зато всем известно имя Альберта Эйнштейна, который через несколько лет после публикаций Пуан­ каре дал блестящее по своей простоте и доступности изложение теории.

РЕАЛИЗАЦИЯ

Разработав метод и убедившись на многих примерах в его эффективности, Форрестер в качестве первой учеб­ ной модели строит модель, которую он называет «Ми­ ровой динамикой».

Для исследования процессов глобального масштаба необходим весьма высокий уровень абстрагирования, поэтому в модели используется всего лишь пять фазо­ вых переменных (уровней). К фазовым переменным от­ носятся: население, фонды в промышленности, фонды в сельском хозяйстве, природные ресурсы, загрязнение. В этом шестимерном пространстве (фазовые перемен­ ные + время) и реализуется фазовая траектория — ос­ новной объект анализа. Автор весьма остроумно выхо­ дит из многочисленных затруднений, связанных с ис­ ходной информацией. Прежде всего он рассматривает только относительные величины. Абсолютны только время и количество населения. Все характеристики привязаны к 1970 г., для которого значения фазовых переменных приняты равными единице. Далее вводят­ ся понятия нормальных темпов, т. е. тех значений пра­ вых частей его системы разностных уравнений, кото­ рые соответствуют 1970 г. Они вычисляются с помо­ щью некоторого «базового года», предшествующего 1970 г. Дальше вводятся множители, которые характе­ ризуют обратные связи.