 |
Многие взаимосвязи в системах нелинейны.
|
|
|
|
Многие взаимосвязи в системах нелинейны.
При изменении запасов в системе их относительная мощность меняется непропорционально. Нелинейности в системах с обратными связями приводят к обратимому доминированию разных циклов. Это усложняет поведение системы и делает его более разнообразным.
Система, включающая гусениц, пихты и ели, может демонстрировать колебания с периодом в десятки лет, но при этом экосистема не покидает определенных границ. Так может продолжаться до бесконечности. Основной результат деятельности гусениц состоит в том, что в лесу растет не только пихта, но и другие породы деревьев. Но то, что устойчиво с экологической точки зрения, невыгодно экономически. В восточной Канаде практически вся экономика зависит от лесной промышленности, а она, в свою очередь, требует непрерывных заготовок пихты и ели.
Когда стали применяться инсектициды, системе стало труднее балансировать между разными нелинейными зависимостями. Инсектициды убивают не только гусениц, но и их естественных врагов, тем самым ослабляя обратную связь, которая раньше сдерживала размножение вредителей. Пихт в лесах по-прежнему много, поэтому размножение гусениц, происходящее по нелинейному закону, преодолевает критическую точку, после которой их численность растет взрывными темпами. С этого момента гусеницы постоянно готовы осуществить очередное нашествие. Действия лесной промышленности привели к тому,
----------------------'II мшиимрм шшттшгг •л'шг-ттп втгшжшт “згчей™ '& #9632; ^гтяиишш
что Холлинг назвал «постоянной готовностью к вспышке численности», причем на все большей территории. Лесная промышленность сама загнала себя в эту ситуацию и теперь сидит на пороховой бочке: стоит хоть немного уменьшить распыление химикатов, как последует немедленный взрыв численности гусениц, причем такой силы, что даже представить страшно. *
|
|
|
Несуществующие границы
Если мыслить в системных терминах, становится заметным частое неправильное использование понятия «побочный эффект*... Обычно под этим подразумевают «эффект, которого я не предвидел или о котором думать не хочу*... Побочные эффекты заслуживают прилагательного «побочный* ничуть не больше, чем «основной» эффект. В системных терминах мыслить не так-то легко, и чтобы облегчить себе жизнь, мы предпочитаем коверкать язык.
Гаррет Хардин*, эколог
Помните символы «облаков» на структурных схемах в первой и второй главах? Остерегайтесь их! Они — основные источники неожиданного поведения систем.
* Эта история упоминается в нескольких источниках: С. S. Holling. The Curious Behavior of Complex Systems: Lessons from Ecology в издании H. A. Linstone. Future Research (Reading, MA: Addison-Wesley, 1977); B. A. Montgomery et al. The Spruce Budworm Handbook, Michigan Cooperative Forest Pest Management Program. Handbook. 82-7. November. 1982; The Research News. University of Michigan. April—June. 1984; Kari Lie. The Spruce Budworm Controversy in New Brunswick and Nova Scotia // Alternatives. 10. no. 10(Spring 1980). 5; R. F. Morris. The Dynamics of Epidemic Spru ce Budworm Populations // Entomological Society of Canada, no. 31 (1963).
** Garrett Hardin. The Cybernetics of Competition: A Biologist's View of Society. Perspectives in Biology and Medicine. 7. no. 1 (1963). 58-84.
Символами «облаков» отмечены начала и концы потоков. По сути, они представляют собой запасы — источники или стоки — которые мы в данный момент не учитываем, чтобы не усложнять обсуждение. Они отмечают границы системной диаграммы. Практически никогда речь не идет о реальной границе — системы вообще редко имеют реальные границы. Как известно, все связано со всем, и четких границ тут нет. Между морем и сушей нет жесткой и однозначной границы, между социологией и антропологией нельзя провести линию раздела. Нет преграды, отделяющей автомобильные выхлопы от вашего носа... Границ на самом деле не существует — это лишь словесные понятия, рамки мышления, восприятия, принятые в обществе ограничения — искусственные, теоретические границы, мысленные модели.
|
|
|
Самые большие сложности возникают именно с границами. С немецкой стороны границы могут жить чехи, а с чешской стороны границы — немцы. Деревья произрастают не только в лесах — отдельные экземпляры растут даже в полях; в свою очередь, полевые культуры проникают в глубины леса. Беспорядочные, смешанные границы — источник разнообразия и творчества.
В нашем «системном зоопарке», кстати, символ «облака» применялся в той схеме, которая описывала поставки автомобилей на склад дилера, — машины поступали из «облака». Разумеется, в облаках машины не делают, их производят на заводах из определенных видов сырья, используя для этого капитал, рабочую силу, энергию, технологии и управление (все это — средства производства). Точно так же и поток машин со склада уходит не в облака, а в гаражи к частным клиентам или корпоративным заказчикам в результате продаж.
Нужно ли учитывать потоки сырья и отслеживать перемещение машин домой к покупателям (то есть надо ли вместо символа «облака» использовать на диаграмме соответствующие структуры), зависит от того, насколько такие уровневые переменные (или запасы) влияют на поведе-
| Рис. 47. За «облаками» иногда скрываются другие части системы |
ние системы в интересующих нас временных границах. Если сырья заведомо достаточно, а клиенты по-прежнему готовы покупать машины, то «облака» использовать можно. Но вот если случится нехватка сырья или насыщение рынка продукцией, а мы проведем мысленные границы вокруг системы, не включая эти факторы, то поведение системы может оказаться совершенно неожиданным.
На рис. 47 используются символы «облаков». Границу можно отодвинуть дальше. Обработанное сырье поступает с химических комбинатов, из плавильных печей, с нефтеперегонных заводов, а они, в свою очередь, получают потоки сырья от предприятий, занятых добычей полезных ископаемых. Обработка не только приводит к созданию продукции — создаются еще и рабочие места, появляются доходы, зарплаты, выбросы и загрязнения... Потребленная продукция перемещается на мусорные свалки, мусоросжигательные заводы или поступает на переработку, и это тоже затрагивает общество и окружающую среду. Утечки вредных веществ со свалок загрязняют источники питьевой воды; мусоросжигательные заводы выбрасывают дым и золу; заводы по переработке направляют вторичное сырье в производственные потоки.
|
|
|
Всегда ли нужно отслеживать всю цепочку, от месторождения до мусорной свалки — что называется, «от колыбели до могилы»? Это зависит от того, кто и что хочет узнать, и за какой период времени. Для долговременных оценок полная цепочка очень важна. А коль скоро физическая экономика расширяется, антропогенная нагрузка на среду («экологический след» человечества) растет, то и долговременные прогнозы вдруг превращаются в краткосрочные. Мусорные свалки заполняются (и переполняются) неожиданно быстро. Ото по-настоящему ишарашивает людей, для которых мысленная модель рисовала радужную картинку, будто они «выбросили» что-то навсегда, избавились от чего-то, отправив в некое «облако». Источники сырья — месторождения, скважины, шахты — тоже могут истощаться с неожиданно высокой скоростью.
Если раздвинуть временные рамки достаточно широко, то и шахты с месторождениями нельзя считать концом истории. Геологические циклы продолжительностью в миллионы лет продолжают перемещать горные породы по нашей планете, приводят к появлению и исчезновению морей, поднимают и опускают горные массивы. Пройдет еще сколько-то геологических эпох, и то, что было погребено в мусорных кучах, окажется на вершине скалы или на дне океана. Образуются новые месторождения металлических руд и углеводородов. В масштабах нашей планеты у системы нет «облаков», нет крайних границ. Даже реально существующие облака на небе — и те участвуют в круговороте воды в природе. Все физические потоки откуда-то поступают и куда-то ведут, всё пребывает в движении.
|
|
|
Но это не значит, что всякая модель, будь то мысленная или компьютерная, должна отслеживать все цепочки до тех пор, пока не будет охвачена вся планета. «Облака» — необходимая часть моделей, описывающая метафизические потоки. В буквальном смысле к нам спускаются с небес, из облаков, любовь и ненависть, гнев, чувство собственного достоинства... Если мы хотим изучить что-то, приходится прибегать к упрощениям, а значит, вводить искусственные границы. Иногда «облака» несут в себе дополнительный подтекст — например, нет ничего плохого в том, чтобы рассматривать рождаемость и смертность как приход из облаков и возвращение обратно, как на рис. 48.
Границы на рис. 48 в прямом смысле этого слова проходят «от колыбели до могилы». Но и они могут оказаться неподходящими — например, в том случае, если население
интенсивно мигрирует (эмиграция и иммиграция) или если мы изучаем проблему с нехваткой мест на кладбище.
Иногда с выбором границ приходится помучиться даже опытным системным мыслителям. Вокруг системы нет какой-то одной, раз и навсегда определенной границы. Нам приходится их придумывать, чтобы модель была доходчивой и адекватной. Если забыть, что эти границы мы искусственно воздвигли сами, могут возникнуть большие проблемы.
Отдельных, изолированных систем не существует. Мир непрерывен. Где провести искусственную границу вокруг системы, зависит от того, какая перед нами цель — на какие вопросы надо найти ответ.
Если выбрать слишком узкие границы, то поведение системы вас озадачит. Допустим, вы пытаетесь решить проблему транспортных пробок в городе, но при этом не учитываете план застройки. Вы строите дополнительные магистрали, они привлекают застройщиков, которые возводят жилые сектора по всей длине новых магистралей. В новые дома заселяются жители, которые ездят на машинах, и в результате новые магистрали точно так же забиты машинами, как и прежние.
Если вы пытаетесь решить проблему со сточными водами, что сбрасываются в реку, то необходимо учитывать, что ниже по течению тоже расположены города, — ив этом случае границы должны охватывать всю реку. Возможно, придется включить в них еще и окружающие земли, а так же грунтовые воды, связанные с рекой. Рассматривать бп^
сейны соседних рек и круговорот воды в масштабах всей
ГГТТЯТТРТМ, пкоррр ЯГ. РГО, НР ттоттяд оРттгя.
Раньше при планировании национальных парков и заповедников ограничивались физическими пределами самого парка. Но эти границы постоянно пересекают путешествующие туристы, кочевые племена, мигрирующие дикие животные. Потоки воды протекают через парк, покидают его, иногда в виде подземных вод. На приграничные зоны парка оказывает воздействие развитие местной
|
|
|
