Глобальные проблемы: Форрестер, Медоуз и прочее

В начале семидесятых годов термин «глобальные проблемы» стал всё больше и больше использоваться в языке ученых и политиков. Вышло несколько больших публикаций, которые были посвящены этой проблематики. Ей стал заниматься Международный Институт Жизни, созданный профессором Морисом Маруа, знаменитым гистологом, возник Римский Клуб. Наиболее важной из известных мне, была работа профессора MIT Джея Форрестера «Мировая динамика». Эта работа была действительно пионерской. Автор сделал попытку описать основные процессы экономики, демографии, роста загрязнения и их взаимообусловленность в планетарном масштабе, описать с помощью всего лишь пяти переменных. Он разработал специальный язык описания, так называемый «Динамо», способы программирования и анализа получаемых результатов. На меня эта работа произвела большое впечатление. Не своей научностью – большинство используемых зависимостей брались с потолка и не выдерживали даже благожелательной критики. И не своими методами, которые очень напоминали методы плюс-минус факторов, использовавшихся инженерами для расчета электрических схем ещё в двадцатых годах. Особое впечатление на меня произвела смелость автора, поднявшего руку на проблему целостного описания биосферных процессов, вкючающих и активную деятельность человека. Эта работа перекликалась с теми разговорами, которые мы вели с Тимофеевым-Ресовским и была своеобразным ответом на мои сомнения. Я утвердился в необходимости подобной работы, хотя и считал, что она должна быть проведена совсем по иному.

Книга Форрестера была переведена на русский язык под моей редакцией и я написал в качестве послесловия к ней большую статью, в которой, может быть, впервые изложил некоторые мои собственные подходы к построению моделей, имитирующих функционирования биосферы. Года через три, работая в Иельском университете в качестве визитирующего профессора, я сумел прорваться сквозь секретарский кордон и договориться с Форестером о встрече. Несмотря на мое почти полное незнание английского языка и его очень плохой французский мы с ним сумели довольно быстро понять друг друга. Он оказался симпатичным квакером – среди них бывают и такие, очень преданным своему делу, очень скромным в жизни и... весьма мало сведующим во всём кроме своей профессии – он был инженером-электронщиком, со всеми плюсами и минусами своей профессии. Все, что он делал казалось ему гениальным и единственным в своем роде. Сама по себе биосфера его интересовала очень мало. Но вот, использование вычислительной машины для прогностической деятельности и машинной имитации реальных процессов, где бы они не проходили – такие вопросы его очень трогали и он пользовался всякими возможностями, для того чтобы узнать где его технология моделирования может быть использована. Именно ЕГО технология описания – о существовании других подходов к численному анализу сложных динамических систем, он просто ничего не знал. И, как мне казалось, и знать не хотел.

Я ему рассказал о некоторых опытах имитации, которые у нас были проведены. Мне кажется, что он не очень мне поверил, поскольку то, что мы делали было на порядок сложнее и интереснее того, что умел Форестер. Хотя его техника была замечательна своей простотой и доступностью для лиц, не владевших профессионально математикой и физикой. Но уровень настоящей математики и физики ему был просто недоступен.

Глобальными, то есть общепланетарными проблемами стали заниматься и международные организации и, в частности, ЮНЕСКО. По инициативе одного из её чиновников профессора Форти в 1971ом году в Венеции была организована первая конференция по глобальным проблемам. Её основой, если угодно, осью был доклад ученика Форрестера, Дениса Медоуза «Пределы Роста». Книга, изданная после его доклада сделалась бестселлером, была переведена на множество языков и издана фантастическим тиражом. По существу вся конференция была посвящена её изложению, демонстрации техники языка «Динамо» и машинным экспериментам с предлагаемыми моделями.

Я бы сказал, что Медоуз произвел «оглушающий» эффект – своеобразный концерт группы «хеви металл» в чинном научном обществе. Все выступавшие его хвалили и пели дифирамбы ему, его учителю и его коллегам. Единственным диссонирующим выступлением было мое.

Сам Медоуз мне очень понравился: смелый, жизнерадостный мальчишка – таким он был тогда. И модели его были нужны, и паблисити им необходимо было устроить – люди должны знать, что современный образ жизни, чреват множеством опасностей. Широкая общественность должна быть информированна о том, что катастрофа ворвётся неожиданно и у нас не будет времени изменить курс корабля и он сорвется в Мальстрем. Но я категорически отказывал работе Медоуза в научности. Как демонстрация студентам – и только! Беда Медоуза (и его учителя, Джея Форрестера) состояла в том, что они серьёзно полагали, что ими предложен путь исследования реальной динамики, того, что реально происходит на планете. И что такое направление исследований исчерпывает проблему. Он просто не понимал моих сомнений. Ему казалось открытием сам факт экспоненциального роста после потери устойчивости.

На самом деле проблема бесконечно сложнее и труднее, чем это представлялась авторам работ по моделированию с использованием форрестеровской техники. И без настоящего описания процессов взаимодействия в природе и с природой обойтись не удастся. В качестве первого шага я предлагал построить компьютерную систему имитирующую взаимодействие океана, атмосферы и биоты. А деятельность человека – его экономику, в частности, задавать в качестве тех или иных сценариев. Более того, на уровне импровизации, я попытался набросать схему такой вычислительной системы.

Мой доклад был принят без всякого энтузиазма и его коментировали весьма критически, полагая саму возможность построения такой системы моделей и необходимого математического обеспечения весьма прорблематичным. Тем не менее я возвращался в Москву с новым пониманием проблемы и глубочайшим убеждением в том, что иного пути исследования глобальных проблем просто нет! Разумеется, одних моделей биосферного взаимодействия недостаточно для глубокого анализа перспектив развития рода человеческого. Но и обойтись без них нельзя – они необходимы. Рождается новое направление фундаментальной науки, бесконечно важное для людей и математические модели займут в нем важнейшее место.

В Москве, на семинаре в Вычмслительном Центре мой доклад собрал необычно большую аудиторию, однако особой поддержки я также не встретил. Особенно резко высказался Дородницин. У нас своих задач достаточно, зачем лезть в те области, где мы ничего не понимаем – таким был лейтмотив его коментариев.

Но неожиданную поддержку я получил в секции наук о Земле. После моего доклада очень активно выступил тогдашний вице-президент Сидоренко и для предлагаемой работы мне было выделено 6 ставок – немало, даже по тем временам, когда на науку ещё тратили деньги. Вместе с ресурсами Вычислительного Центра, это позволило мне организовать две новых лаборатории. Одна из них должна была заниматься проблемами моделирования процессов биотической природы, а другая – динамикой системы океан-атмосфера. Руководить первой было поручено Ю. М. Свирежеву, а второй – В. В. Александрову. Работать они должны были в тесном контакте, по единой программе.

И началась счастливая жизнь.

У Свирежева я честно учился тому что такое биота, ибо выяснилось, что знал я о ней чудовищно мало. Потом начал что-то понимать и мы с Юрием Михаиловичем даже написали несколько совместных статей. однако в конце 70-х годов эта кооперация начала давать трещины. Одной из причин нашего разрыва было то, что Свирежев стремился делать не то, что надо, а то, что он мог, что было относительно легко. А работа требовала концентрации усилий, поисков нового качества. В результате, он начал заниматься какими то своими задачами и я потерял одну из мной созданных лабораторий. Восполнить этот пробел я уже не смог. И он пагубно отразился на всей последующей деятельности.

Зато со второй лабораторией дела шли более чем успешно. И здесь мне было гораздо легче, поскольку я был профессором именно по гидродинамике, то есть понимал предмет, а не был только учеником, а Александров – человеком, лишенным тех амбиций Свирежева, которые помешали нашей совместной работе. Совместно мы трудились с ним вечерами, обсуждая множество деталей. Организовывали семинары, приглашая самых разных специалистов, в том числе и из за рубежа. Самым трудным для нас было обеспечение «равноточности» системы моделей: все её компоненты должны вычисляться с одинаковой точностью. А решить вопрос о том, какие детали следует отбросить, а какие сохратить – всегда очень непростой вопрос. Приходилось много считать.

Одним словом к конуц 70-х годов первый вариант системы моделей был разработан. Это был настоящий совместный труд и совместное обучение: Дородницын в одном был совершенно прав – учиться пришлось многому.

Дальше шел труднейший этап разработки математического обеспечения – выбор алгоритмов, разностных схем и реальное программирование – всё это сделал Александров сам! Мое участие здесь было минимальным. Я выступал скорее в роли критика. Но провести конкретные расчеты с использованием полной модели, мы тогда ещё не смогли. Вычислительный Центр располагал в то время только вычислительной машиной БЭСМ-6, а ей задача была явно не по зубам.

Выручили американцы. Руководитель американской климатологической программы профессор Бирли выделил средства для того, чтобы нашу систему моделей отладить в центре климатологических исследований в городе Боулдер и Александров уехал на восемь месяцев в Штаты. Он не просто отладил программу и провёл множество компьютерных экспериментов, но и снял с дисплея фильм, с которым и вернулся домой. Фильм запечатлел динамику изобар – линий равного давления, рассчитанных по начальным данным на 31 декабря 70 – го года.

Я взял фильм Александрова и полетел в Новосибирск, где Г. И. Марчук, который тогда был председателем Сибирского отделения Академии, собрал группу синоптиков. Когда на экране появился знаменитый сибирский антициклон, то его зразу же узнали и аудитория в один голос сказала: типичный январь! Это была высшая оценка качества модели, ибо стало ясно, что модель правильно отражает основные особенности динамики атмосферы и гидросферы. Ни на что, кроме качественного соответствия реальности расчитывать мы и не могли. Одобрение синоптиков было очень важно – тем самым была доказана возможность использования математического моделирования в этих сложнейших процессах взаимодействия таких биосферных процессов, как перемещение воздушных масс, образование облачности, движение океанических вод и т. д. и их взаимодействие, что было особенно важным.

Мы понимали, что сделан лишь первый и очень робкий шаг, что впереди предстоит еще понять как научится, в рамках создаваемой системы, описывать динамику биоты, как включить в нее описание активной деятельности человека и найти ответ на множество других труднейших вопросов. Но памятный семинар в Новосибирске, на котором специалисты-синоптики узнали январский климат, для меня был ответом на сомнения, которые меня мучили – не есть ли моя затея с моделированием биосферы, затея, в которую я вовлек уже значительное количество людей и средств результатом моего легкомыслия? Эти сомнения казались тем более основательными, что подобных прецедентов нигде, ни в Штатах, ни в Европе не было. Наша работа носила, действительно, пионерский характер.

Мы нащупали брод. Теперь надо было аккуратно по нему продвигаться. Предстояли годы тяжелой профессионально сложной работы. Несмотря на то, что Свирежев не захотел быть членом команды, работа шла и достаточно успешно.