Учебное пособие по УР 2013

41

•суммарная скорость переработки активной информации в биосфере на 18 порядков больше, чем скорость переработки информации цивилизации;

•триады «вещество – энергия – информация» в биосфере и техносфере

резко различны: соотношение порядков их потоков (кг/с : Вт : бит/с) в биосфере – 1 : 106: 1028; в техносфере – 1 : 107 : 1010

Общий вывод: биосфера как единая система несравненно совершеннее и умнее созданной человеком техносферы, она более гармонична, эффективна и экономична, она гораздо лучше сбалансирована, потоки ее веществ и энергии регулируются с чрезвычайно высокой точностью.

Представленный ранее холистический подход предполагает рассмотрение двух главных иерархий материальных подсистем как единую систему, которую мы назвали экосферой. Как известно, свойства подсистем (элементов) определяются целями самой системы. К тому же в ней действует важнейший принцип

– принцип соразвития (коэволюции) систем10. Система способна отбраковывать те элементы, те структуры, цели которых противоречат ее собственным. Эго одно из важнейших системных свойств. В этом процессе выстраивания своей структуры велика роль информационных взаимодействий между элементами и системой, системой и ее внешней средой. Задача надсистемы – обеспечить соразвитие с подсистемами. Если система оказалась не в состоянии обеспечить соразвитие системы и ее собственных элементов, происходит «системный кризис». Итак, системный подход обязывает соотносить цели развития подсистем с целями надсистемы. Взлелеянная человеком техносфера должна соотносить свои цели с биосферой как своей надсистемой, вписывать свои технологии в биосферные циклы для сохранения основных характеристик природной среды и среды обитания человека.

Однако современные достижения человека показывают, что если весь остальной природный мир живет по закону подчинения внешней среде, ее законам, то человек, напротив, подчиняет окружающую среду себе. На рис 2.5 представлена модель взаимодействия биосферы и техносферы с позиций принципа коэволюции. Известно, что поведение систем определяется не столько конкретными функциональными характеристиками связей, сколько их направленностью.

Процессы саморегуляции в природных системах, как мы видели в предыдущем параграфе, основаны на механизме отрицательной обратной связи. Классическим примером контура отрицательной обратной связи может служить взаимосвязь между хищником и жертвой, или взаимодействие между основными компонентами в экосистеме водоема, на котором основан процесс самоочищения водоема, взаимосвязь между биотой и средой в биосфере и др. Все эко-

10 Коэволюция – такое соразвитие (совместное развитие элемента и системы), при котором развитие элемента не нарушает процесса развития системы

[101].

42

логические системы включают контуры отрицательных обратных связей, т.е.

являются саморегулируемыми.

Для экономических субъектов показателем сложившегося гомеостаза является характер и структура торгово-финансового баланса, а характер метаболизма отражен в товарно-денежных потоках, которыми предприятие или территория обмениваются с другими экономическими субъектами.

Посредством механизмов положительной обратной связи происходит перестройка гомеостаза системы и характера обменных процессов (метаболизма).

При эффективном функционировании система начинает накапливать свободную энергию, и создаются предпосылки для ее прогрессивного преобразования — усложнения и увеличения уровня гомеостаза. При уменьшении свободной энергии система вынуждена снижать уровень своего гомеостаза и упрощать свою структуру.

Однако, продолжительное действие положительных обратных связей или их продолжительное преобладание над отрицательными обратными связями может иметь разрушающий характер для любой системы.

Именно по этой причине большие и обоснованные опасения вызывает экономика «общества потребления», которая основана именно на контурах положительной обратной связи, когда рост производства поддерживается не действительными потребностями, а усилиями маркетинга, навязчивой рекламой, диктатом предложения. Ярким примером фатальности положительной обратной связи может быть гонка вооружений, при которой увеличение количества оружия увеличивает риск поражения и потребность в новом витке производства еще более мощных вооружений. Известный аналитик в области экологоэкономических проблем Д. Медоуз [128] определяет системы, основанные только на контурах положительных обратных связей, как порочные системы, называя их «мания-структурами». На фоне кажущегося благополучия, например роста ВВП, действительное состояние системы ухудшается: результат действия (обратная связь) замыкается не на подлинное, а на кажущееся здоровье системы. Система «идет в разнос».

Рис. 2.5. Модель взаимодействий между биосферой и техносферой

«Биота – среда» – отрицательный контур связей в биосфере (+ –) «Человек – экономика» – положительный контур связей в техноcфере (+ +)

На рис. 2.5 показаны два контура связей: между биотой и средой (контур биосферы) и между человеком и его экономикой (контур техносферы). Контур

43

биосферы имеет отрицательный знак, так как взаимодействия между организмами и средой в природе в целом превосходно уравновешены: биота биосферы выполняет средообразующую функцию (знак + ), а условия среды лимитируют увеличение массы биоты (знак – ), контур биосферы саморегулируемый. Подобной уравновешенности нет во взаимоотношениях контура техносферы. Он имеет положительный знак, поскольку взаимосвязь между людьми и их хозяйством обоюдно положительна: человечество растет и наращивает производство ресурсов для своего дальнейшего роста. Из схемы видно, как подсистема «человек – экономика» давит на систему «биота – среда», стараясь или расширить ее, или совсем вытеснить. Так как контур техносферы по отношению к контуру биосферы является подсистемой, то можно прогнозировать дальнейшее поведение всей системы: надсистема будет отбраковывать те варианты развития своих элементов, которые препятствуют ее собственному развитию или угрожают ее самосохранению.

2.4. Классификация систем. Особенности эколого-экономической системы

Классификация систем может быть проведена по различным признакам. Основной является группировка по трем категориям: естественнонаучной, технической и социально-экономической. В естественных (биологических) системах место и функции каждого элемента, их взаимодействие и взаимосвязь предопределены природой, а совершенствование этой организации происходит по законам эволюции. В технических – место и функции каждого механизма, узла и детали предопределены конструктором (технологом), который в процессе эксплуатации совершенствует ее. В социально-экономических системах место, функции и взаимосвязь элементов предопределяются управляющим (менеджером), им же и корректируются и поддерживаются.

В зависимости от решаемой задачи можно выбрать разные принципы классификации. Системы могут быть:

•материальными и знаковыми

•простыми и сложными,

•естественными и искусственными,

•активными и пассивными,

•открытыми и закрытыми,

•детерминированными (жесткими) и стохастическими (мягкими).

Объективно реальные материальные системы обычно определяются как совокупность объектов, объединенных некоторой формой регулярного взаимодействия или взаимозависимости для выполнения заданной функции (железная дорога, завод и пр.).

Среди систем, созданных человеком, есть и абстрактные, знаковые, чисто информационные системы, являющиеся продуктом познания, – мыслимые, идеальные и модельные системы. Их элементами являются не вещи, а понятия, сущности, взаимодействующие массивы и потоки информации. Например, си-

44

стема математических уравнений, система аксиом Эвклида, система множеств, логические системы, система химических элементов, систематика организмов, правовая система кодексов, система власти, система целей компании, правила дорожного движения и т.п., и конечно, Интернет.

Как правило, организации как системы являются конкретными материальными системами, но в своих функциях и поведении содержат некоторые свойства абстрактных систем – систем инструкций, правил, предписаний, законов, учета, счетов и т.п.

За основу классификации систем по сложности разные авторы прини-

мают различные признаки: размер системы, количество связей, сложность поведения системы. На наш взгляд, разделение на простые и сложные системы должно происходить на основании наличия цели и сложности заданной функции:

а) простые системы, не имеющие цели и внешнего действия (атом, молекула, кристалл, механически соединенные тела, часовой механизм, термостат и т.п.); это неживые системы;

б) сложные системы, имеющие цель и «выполняющие заданную функцию»; одновременно это живые системы или системы, созданные живым: вирус, бактерия, нервная система, многоклеточный организм, сообщество организмов, экологическая система, биосфера, человек и материальные системы, созданные человеком – механизмы, машины, компьютеры, Интернет, производственные комплексы, хозяйственные системы, глобальная техносфера и, конечно, различные организации.

В отличие от простых систем сложные системы способны к актам поиска, выбора и активного решения. Кроме того, они обязательно обладают памятью. Все это – конкретные материальные системы. Они состоят из материальных элементов. Если взаимодействия между элементами имеют характер сил или переносов вещества, энергии и информации и могут изменяться во времени, мы имеем дело с динамическими системами. Они выполняют функции, относимые к внешней среде, защиты от среды или работы по оптимизации среды, по меньшей мере, одну внешнюю функцию – функцию самосохранения.

Довольно полная классификация по уровням сложности предложена К. Бо-

улдингом (табл. 2.2).

Открытые и закрытые системы. Открытая система для достижения целей существенным образом взаимодействует с другими системами. Понятие открытой системы ввел Л. фон Берталанфи. Открытые системы способны обмениваться с внешней средой веществом, энергией и информацией. Закрытые – лишены этой способности. Любая социально-экономическая система принадлежит к классу открытых динамических систем. Именно к открытым динамическим системам применимо понятие самоорганизации.

По степени организованности. Иногда системы пытаются классифицировать по степени ее организованности, подразумевая при этом структуризованность (хорошо структуризованные, плохо структуризованные, неструктуризованные). Позднее была предложена более простая классификация: хорошо организованные и плохо организованные или диффузные системы; еще позд-

45

нее, когда возник класс самоорганизующихся систем, соответственно появилось и разделение их на саморегулирующиеся, самообучающиеся, самонастраивающиеся, самоадаптирующиеся. Но все эти классификации достаточно условны.

Таблица 2.2.

Классификация систем по уровням сложности (приводится по [3])

Тип системы	Уровень сложности	Примеры
	Статические структуры (остовы)	Кристаллы
Неживые	Простые динамические структуры с заданным	Часовой
системы	законом поведения	механизм
	Кибернетические системы с управляемыми цик-	Термостат
	лами обратной связи
	Открытые системы с самосохраняемой структу-
	рой (первая ступень, на которой возможно разде-	Клетки
	ление на живое и неживое)
Живые	Живые организмы с низкой способностью вос-	Гомеостат
системы	принимать информацию
	Живые организмы с более развитой способно-	Растения
	стью воспринимать информацию, но не обладаю-
	щие сознанием
	Системы, характеризующиеся самосознанием,
	мышлением и нетривиальным поведением. Соци-	Животные
	альные системы
	Трансцендентные системы, или системы, нахо-	Люди
	дящиеся в данный момент вне поля нашего позна-
	ния

Под хорошо организованными системами часто понимают системы, в которых исследователь может определить все элементы, связи и детерминированные зависимости между элементами и целями системы. Как правило, к таким системам относится класс технических систем.

При изучении так называемых плохо организованных или диффузных систем задача определить все компоненты и связи не ставится. Система характеризуется набором основных макропараметров и закономерностей, с помощью которых можно оценивать поведение системы. В таком случае необходимо ввести понятие вероятности, т.е. выявленные закономерности распространяют на поведение системы с какой-то вероятностью. Поэтому этот класс систем относят к вероятностным, или стохастическим, системам.

46

Но сама классификация по признаку «хорошо организованные или плохо организованные» не соответствует семантическому смыслу употребляемых слов: названная плохо организованной, вероятностная система по уровню организованности выше, чем та, которую авторы определили как хорошо организованную.

Детерминированные (жесткие) и стохастические (мягкие). О детер-

минированных системах уже было сказано достаточно. Социально-экономичес- кие процессы имеют вероятностный (стохастический) характер. Это означает, что принципиально невозможно в данный момент получить точные сведения о всех процессах, которые происходят в системе и в деталях предвидеть будущее поведение системы (в противоположность тому, как мы предвидим, что произойдет от нажатия кнопки на стенде управления каким-либо механизмом, который есть детерминированная система). Но именно в вероятностных недетерминированных системах проявляются признаки самоорганизации систем. Увеличивая детерминацию, устанавливая жесткие связи между элементами в системе, можно лишить ее способностей к самоорганизации.

Класс самоорганизующихся систем характеризуется следующими особенностями:

•изменчивостью, нестабильностью, случайностью отдельных параметров и стохастичностью поведения;

•способностью адаптироваться к изменяющимся условиям среды и помехам (как к внешним, так и внутренним);

•способностью к самосохранению за счет действия системных законов и принципов: развития, синергии, информированности – упорядоченности, гармонии и др.;

•способностью вырабатывать цели, варианты поведения и изменять структуру.

Таким образом, повышение организованности, вернее самоорганизованности, наблюдается именно в открытых, стохастических, динамических системах.

Говоря о сложных природных системах, мы должны четко представлять, что они являются динамическими системами, т.е. системам, состояние которых может изменяться во времени. Как правило, это нелинейные системы, с нелинейными взаимодействиями и нелинейными законами развития, для которых имеет смысл использование понятия «траектория развития». На языке теории систем, траектория, около которой происходит реальное развитие событий, называют аттрактором. Сложная нелинейная динамическая система может иметь множество аттракторов – возможных траекторий развития. Эти области отделены друг от друга некоторыми энергетическими барьерами, которые выступают в качестве границ стабильности. Происходящие изменения в системе накапливаются, в результате система теряет стабильность и переходит на другую траекторию и развивается дальше в других границах стабильности. Такую потерю стабильности в теории систем называют бифуркацией, а момент перелома траектории, или перехода – точкой бифуркации. Исходя из внешних и внутренних условий, конкретная система может проходить несколько состоя-

47

ний бифуркации, что, в конце концов, определит траекторию ее жизненного цикла.

На рис. 2.6 представлены два возможных варианта развития системы: А и Б. Рассмотрим вариант А. Исходя из совокупности внешних и внутренних условий на момент зарождения системы, начало ее развития идет по траектории 5, но очень быстро происходят изменения каких-то важных параметров для ее развития во внешней или внутренней среде. Система вынуждена перейти на ближайшую к ней траекторию 4, соответствующую новым условиям. Какое-то время система более-менее стабильно развивается, но изменения, происходящие во внешней среде, так быстро накапливаются, что управляющая подсистема ничего не успевает: наступает кризис всей системы.

Рис. 2.6. Множество возможных аттракторов и фактическая траектория развития системы:

Q – один из основных параметров, характеризующих развитие системы; 1-6 – возможные траектории развития системы; А, Б – возможные варианты фактического развития системы.

Совсем по-другому развивается система по варианту Б. Свой путь она начинает с траектории 2, но, сумев вписаться во внешнюю среду и оптимизировать внутренние процессы, она переходит на более высокий уровень организации и занимает траекторию 3. Предвидя изменения, происходящие в системе, управляющая подсистема вовремя делает ставку на нововведения и не только сохраняет стабильность, но и занимает более выгодную нишу. Предвидеть поведение сложных систем могут хорошо образованные управляющие, умеющие системно мыслить.

Особенности эколого-экономической системы. Понятие эколого-эконо-

мической системы (ЭЭС) широко используется в современной экономической и экологической литературе наряду с близкими по смыслу понятиями «природноэкономическая система» и «биоэкономическая система». Эколого-экономичес-

кая система – это определенное сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающее новыми эмерджентными свойствами, не сводимыми к сумме свойств элементов [2].

48

Вследствие того, что в данном курсе лекций объектами изучения являются биосфера, техносфера и социосфера в их взаимодействии и развитии, то основной структурной единицей, в которой происходит это взаимодействие является именно эколого-экономическая система. Используя задекларированный выше (см. § 1.1) макроэкологический, холистический подход именно в ЭЭС будем искать закономерности механизмов соединения разнородных компонентов в единое, целостное эффективное образование.

Не секрет, что в последние десятилетия важнейшими становятся отношения экологические, как отношения между человеком и природой, поэтому становится обязательным рассматривать любую организацию как социо-эколого- экономическую систему. Основной целью таких систем является вписанность их в природные комплексы, в биосферу.

Гуманизация экономики через уравновешивание ее с возможностями природы, требования к сохранению оптимальной среды обитания человека делают ЭЭС главной организационной формой и основным условием нормального развития общества.

Требования соразмерности и сбалансированности двух частей экологоэкономической системы многократно постулировались на многочисленных международных форумах как важнейшие требования будущего развития социума. К сожалению, до сих пор эти требования остаются на уровне деклараций. Другого быть не может, так как объектом управления остается все та же экономическая система с ее основными критериями оптимизации – прибылью, доходом, объемом продукции. Призыв М. Стронга в 1972 г. на Стокгольмской конференции ООН по окружающей среде и развитию к переходу от экономической системы к эколого-экономической системе так и остался, к сожалению, только призывом. Дело в том, что переход этот связан со сменой самой парадигмы развития человечества, со сменой главных целей развития системы. Если объект управления – экономическая система, то и цели ясны: она должна быть эффективной с позиций роста ВВП, роста общественного производства, доходов на душу населения. Если же нашим объектом управления становится эко- лого-экономическая система, то ее главными целями становятся соразмерность, уравновешенность, сбалансированность двух ее частей, а рост экономики ограничен именно этими целями.

Следует хорошо понимать, что человек в ЭЭС является не только объектом и субъектом управления, но он же и есть тот самый «норматив», от которого зависит, какие пределы загрязнения окружающей среды он определит, какие технологии будут использованы в настоящем и будущем и т.д. Именно этот факт является ключевым в понимании общих эколого-экономических проблем и в экологическом нормировании в частности. Человек берет на себя функции регулирования своих отношений с природой, но пока явно не считает эти функции наиважнейшими для собственного выживания и ничего не предпринимает для реализации главной цели ЭЭС – согласования целей развития социальной системы с возможностями природной системы (надсистемы).

На рис 2.7 представлена схема управления ЭЭС, из которой видна противоречивая роль человека. Человек одновременно субъект управления, объект

49

управления и главный норматив, по которому оценивается эффективность системы.

Рис. 2.7. Принципиальная схема управления ЭЭС

Принцип усложнения организационных форм в процессе эволюции распространяется и на эколого-экономические системы. При этом адекватно этим усложнениям должны изменяться и подходы к организации и управлению. Увеличивается объем оперативной и структурной информации о системах, усложняются процедуры, позволяющие принимать оптимальные решения, а в силу того, что значительно сложнее становится внутренняя и внешняя среда, большие трудности возникают и при реализации решений.

50

При исследовании поведения ЗЭС следует помнить, что любая рассматриваемая система всего лишь элемент некоторой другой тоже нелинейной динамической системы. Например, предприятие с зоной своего воздействия можно рассматривать как эколого-экономическую систему. В свою очередь, предприятие как эколого-экономическая система является частью более крупной эколо- го-экономической системы, например, промышленного узла с его зоной воздействия. Промышленный узел, соответственно, является частью более крупной системы, например, города и т.д. Одним словом, действует универсальный принцип «матрешки», при котором у каждой системы по отношению к предыдущей будет своя надсистема, способная задавать функции подсистемам.

Исходя из сказанного, эколого-экономические системы следует отнести к классу открытых, сложных, стохастических, динамических систем, главными отношениями в которых являются отношения между материальными структурами, созданными человеком и природой.

Для реализации в практику экономического управления основных принципов экоразвития необходим переход от экономической системы к экологоэкономической системе. Переход к ЭЭС связан со сменой главных критериев оптимизации системы. Известно, что когда объектом управления служит экономическая система, то главными критериями ее оптимизации являются такие критерии, как прибыль, доход, минимизация затрат. Переход к ЭЭС значитель-

но усложняет задачи управления. Главными критериями оптимизации ЭЭС становятся критерии соизмерения, сбалансированности, уравновешенности двух ее частей, а соизмерение природного и производственного потенциалов – главным процессом, поддерживающим устойчивое развитие.

Рис. 2.7. Основные критерии оптимизации в ЭЭС