В работе обсуждается инициатива ряда академических институтов, связанная с разработкой и созданием национальной системы научного мониторинга. Рассматривается методологическая основа этого проекта, а также математические модели прогноза ряда глобальных процессов и некоторые алгоритмы предсказания кризисов в социально-экономических системах

Г.Г. Малинецкий - доктор физико-математических наук, заместитель директора Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН; И.Г. Медведев — кандидат технических наук, директор Центра компьютерного моделирования и экспертного анализа при Институте прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН; В.И. Маевский — академик, директор Центра эволюционной экономики при Институте экономики РАН; В.И. Осипов — академик, директор Института геоэкологии РАН; М.Ч. Залиханов — академик, председатель Комиссии по устойчивому развитию Государственной думы РФ; К.В. Фролов — академик, директор Института машиноведения им. А.А. Благонравова РАН; Н.А. Махутов — член-корреспондент РАН, руководитель ГНТП «Безопасность»; Д.С. Львов — академик, руководитель Секции экономики Отделения общественных наук РАН; В.К. Левашов — доктор философских наук, руководитель Аналитического центра при Институте социально-политических исследований РАН; Н.М. Римашевская — член-корреспондент РАН, доктор экономических наук, директор Института социально-экономических проблем народонаселения РАН; И.В. Кузнецов — кандидат технических наук, заместитель директора Международного института теории прогноза землетрясений и математической геофизики РАН; В.В. Кульба — доктор технических наук, заведующий лабораторией Института проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН; С.А. Посашков — кандидат физико-математических наук, директор института математических методов и антикризисного управления Финансовой академии при Правительстве РФ; А.В. Гусев — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН; Н.А. Митин — кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН; С.А. Махов — аспирант ИПМ им. М.В. Келдыша РАН; Ю.Л. Воробьев — кандидат политических наук, первый заместитель министра по чрезвычайным ситуациям РФ; М.И. Фалеев — кандидат социологических наук, заместитель министра по чрезвычайным ситуациям РФ

Синергетике посвящено множество разных сайтов. Обратим внимание на два http://www.keldysh.ru/departmets/dpt_17/gmalin.html и http://spkurdyumov.narod.ru

На встрече с руководством Российской академии наук Президент Российской Федерации В. Путин поставил перед российским научным сообществом две ключевые задачи. Первая — поиск и научное обоснование путей перехода экономики страны от нынешней сырьевой ориентации на инновационный путь развития. Вторая — экспертиза государственных решений, прогноз и предупреждение бедствий, катастроф, нестабильностей в техногенной, социальной, природной сферах.

Постановка обеих задач представляется естественной для страны, находящейся на переломе своего исторического развития. Первая поставленная проблема связана с оценкой коридора возможностей страны и с выбором исторической перспективы. Иными словами, если другие развитые страны решают задачи, связанные с экономическим ростом и улучшением своего геоэкономического положения, в России сейчас нужно подниматься с колен.

Вторая задача связана с парированием угроз, защитой от опасностей, предупреждением катастроф на том историческом пути, который выберет общество после решения первой задачи.

Необходимый научный потенциал и соответствующие научные коллективы для выполнения этого социального заказа, очерченного президентом, в настоящее время в стране есть.

Руководители ряда Институтов РАН и МЧС России выдвинули инициативу создать Национальную систему научного мониторинга, которая могла бы стать важным инструментом для решения второй задачи, поставленной Президентом РФ. В настоящей работе мы обсудим контуры этого большого системного проекта, имеющего принципиальное значения для России, а также ряд методических вопросов, возникающих в этой связи.

В настоящее время Россия вошла в ту фазу системного кризиса, в которой негативные тенденции последних 15 лет в экономической, социальной, техногенной сферах начинают приводить к новым типам катастроф, бедствий, нестабильностей. Передел сфер влияния в мире вступил в фазу силового противостояния, что многократно увеличивает риски, связанные с технологическим терроризмом, цену политических решений, принимаемых в настоящее время.

На системный вызов России должен быть дан системный ответ. Опыт и имеющиеся теоретические наработки позволяют сформулировать две основополагающие концепции, адекватные новой ситуации и тем проблемам, с которыми сейчас столкнулась Россия.

Прогноз и предупреждение кризисных явлений. Если еще несколько лет назад можно было говорить об управлении рисками как о комплексе мер, позволяющих от ликвидации и смягчения последствий произошедших бедствий и катастроф перейти к прогнозу и предупреждению катастроф будущих, то сегодня этого недостаточно. Знаковые катастрофы последних лет показали, что рядовые «технические» решения могут повлечь длинную цепочку причин и следствий, приводящую к трагическим последствиям и огромным потерям. Поэтому приходится анализировать возможные неблагоприятные события (в том числе аварии и катастрофы) в более широком системном контексте, как «спусковой крючок» для кризисов различного типа. Это ставит проблему описания, классификации, прогноза и предупреждения кризисов различных видов. Именно это представляется сейчас необходимым этапом для вывода страны из системного кризиса.

Научный мониторинг. Система сбора и анализа информации, существующая в стране, неадекватна задачам управления стратегическими рисками, прогноза и предупреждения кризисных явлений. Поэтому единственным выходом из сложившейся ситуации является создание системы научного мониторинга. В условиях глубокого системного кризиса, в котором сейчас находится Россия, такие чрезвычайные меры в информационной сфере представляются оправданными.

Организационной основой для этой работы должна быть система научного мониторинга. Эта система должна в информационном плане обеспечить организацию и концентрацию необходимых информационных потоков. Последнее улучшит наблюдаемость многих процессов, связанных с возникновением кризисных явлений.

Это должно существенно повысить управляемость страны и ее устойчивость по отношению к природным и техногенным бедствиям и катастрофам, социальным нестабильностям. Поэтому естественным местом этой системы в контуре управления нам представляется либо Совет безопасности, либо специальный орган при Президенте РФ.

Главной функцией этой системы должны быть прогноз кризисных явлений и выработка мер по предупреждению развития событий по нежелательным сценариям. Это требует использования потенциала многих исследователей, работающих в Академии наук, и непосредственного привлечения ученых к анализу информационных потоков и проблемам прогноза. Одним из результатов этой работы должен стать выбор стратегии обеспечения безопасности страны в широком понимании этого слова, опирающейся на научную основу, объективную оценку потенциала России.

Отказ от ответа на осознанный обществом вызов или затягивание ответа обычно само по себе является фактором риска. В обсуждаемом случае ситуация именно такова.

СТРАТЕГИЧЕСКИЕ РИСКИ В ТЕХНОГЕННОЙ СФЕРЕ РОССИИ

Возможности техносферы России обеспечивать потребности общества за последнее десятилетие значительно сократились. Двукратное падение промышленного производства в целом и многократное в отраслях, определяющих вектор научно-технического прогресса, будет сказываться в лучшем случае на протяжении ближайших десятилетий начавшегося века. Коридор возможностей развития страны, обеспечиваемый ее промышленностью, продолжает сокращаться. Поэтому возникает реальная возможность технологического кризиса уже в ближайшие годы. Это заставляет рассматривать опасности и угрозы, возникающие в техногенной сфере, как базовые элементы стратегических рисков.

В крайне опасном состоянии находится инфраструктура — технологический парк практически всех отраслей промышленности, трубопроводы, дороги, линии электропередач, коммунальное хозяйство. Реакцией на «веерные» отключения в Приморье стала кризисная ситуация, в результате которой сотни тысяч жителей остались в зимний период без работы, света и тепла. Ликвидация этого кризиса потребовала значительных средств. Это одно из проявлений растущей уязвимости техносферы, когда локальные чрезвычайные ситуации требуют принятия мер на общенациональном уровне. При сохранении нынешних тенденций можно ожидать роста масштабов таких «социально-техногенных бедствий» и усиления их влияния на ситуацию в стране в целом

Рис. 1. Диаграммы, демонстрирующие различные аспекты чрезвычайных ситуаций в РФ в 2001 г. Сверху вниз: составляющие ЧС, доля погибших, доля пострадавших, распределение заявленного ущерба. По данным государственного доклада МЧС России.

Возник замкнутый круг — на полноценный ремонт, поддержку и обновление инфраструктуры не хватает средств, поскольку все больше ресурсов приходится направлять на ликвидацию последствий бедствий, аварий и катастроф, а эти затраты растут, так как инфраструктура не обновляется.

Большинство отраслей добывающего комплекса, определяющего нынешнюю «экономику трубы», сложившуюся в России, вынуждены работать с очень коротким «горизонтом планирования». В частности, в нефтегазовой и металлургической отраслях нет возможностей заниматься необходимым обновлением и модернизацией оборудования, разведкой новых месторождений и тем более оптимизацией процесса добычи и глубокой переработкой сырья. По мнению ряда экспертов, это может при сохранении нынешних тенденций привести к срыву зарубежных поставок по уже заключенным договорам начиная с 2005 года. В то же время кризис в добывающей промышленности России в настоящее время равносилен коллапсу всей экономической структуры.

Реструктуризация естественных монополий, в частности единых транспортных и энергетических систем страны, с большой вероятностью, приведет к «технологическому распаду» страны. В течение последнего десятилетия страна практически лишилась морского флота. «Реструктуризация» «Аэрофлота» привела к тому, что число авиапассажиров, перевозимых всеми авиакомпаниями России, сократилось со 140 млн. человек в 1985 году до 20 млн. в настоящее время. Увеличение транспортных издержек в сочетании с ростом экономической дифференциации регионов (ВВП на душу населения в разных регионах страны в ряде случаев отличается в 20 раз, в то время как в мире уже пятикратное превышение считается опасным) ведет к тому, что ездить и возить что-то из региона в регион становится слишком накладно.

Отсутствие единой межотраслевой системы научного мониторинга, управления риском, программы повышения системной устойчивости техносферы не позволяет целенаправленно снижать уровень технологического риска. Последний в настоящее время по ряду позиций в десятки и сотни раз превышает уровень, достигнутый в развитых странах мира. В настоящее время в опасном состоянии находятся крупные мосты, эстакады, плотины, подпирающие водохранилища, содержащие несколько кубических километров воды; не утилизированы ядерные реакторы первых поколений; более сотни атомных подводных лодок и надводных судов. Эти угрозы многократно возрастают в связи с повышением опасности технологического терроризма.

Развал системы поддержки функционирования уникальных технических объектов создает ряд новых угроз, связанных с эксплуатацией последних. Знаковые катастрофы 2000 года — гибель подводной лодки «Курск», пожар на Останкинской телебашне, а также ряд неудачных запусков космических аппаратов, катастрофа «Михаила Громова» в 2003 г. — это наглядно показывают. Уникальные технические объекты рассчитаны на определенные ресурсы и системное окружение, вне которого они могут приобретать совершенно иные свойства.

Можно предвидеть в 2004-2006 годах усиление ряда кризисных явлений в высокотехнологичном секторе экономики России, в ВПК, связанных с проблемой перехода к гражданской и военной технике следующих поколений. В авиакосмической технике, в судостроении, химической технологии и т. д. происходит переход к принципиально новым параметрам техники и технологическим решениям. В настоящее время Россия использует заделы, созданные в советские времена. Утрата макротехнологий создает основу для выстраивания вокруг России «технологического занавеса». Однако, будучи вытесненной с ряда мировых рынков высокотехнологичной продукции, она не имеет возможности инвестировать необходимые ресурсы в создание техники новых поколений. Последнее лишает страну пути в будущее.

Утрата макротехнологий создает основу для будущего кризиса, для выстраивания вокруг России «технологического занавеса». В настоящее время в мире выделяются около 50 макротехнологий, обеспечивающих эффективную работу и системное развитие отраслей промышленности. В Советском Союзе, по оценкам экспертов, на мировом уровне поддерживались 12 макротехнологий, в то время как в России утрачиваются последние. Это создает реальную перспективу для перехода России в разряд «конченых стран».

Отсутствие структурной экономической политики, в частности методов оценки стратегических рисков, выделения «локомотивных отраслей», которые будут обеспечивать развитие, а не деградацию техносферы страны в условиях глобализации, создает принципиальные трудности в формировании технологической и инновационной политики. Последние в силу высокой энергоемкости, высоких транзакционных издержек и геоэкономических особенностей страны имеют для России особое значение.

Отсутствие инновационной политики — к утрате научно-технологического потенциала, интеллектуальной собственности, корпуса инженерно-технических кадров, способных к инновационной активности, — важнейших ресурсов будущего развития.

Отсутствие технологической стратегии приводит к парадоксальной ситуации — в то время как развитые страны концентрируют ресурсы на развитии отраслей, определяющих постиндустриальный технологический уклад, в нашей стране главные усилия уходят на поддержание индустриального уклада, на удерживание «аутсайдерских» технологических ниш. Информатика, телекоммуникации, биотехнология, микромеханика, другие отрасли «новой экономики» в России не находят должной поддержки и развиваются крайне замедленно. То же относится к новым поколениям энергосберегающих и ресурсосберегающих технологий. Это грозит кризисом и ростом рисков в среднесрочной перспективе и катастрофой в долгосрочной.

Отсутствие на государственном уровне серьезного прогноза мировой динамики техносферы, анализа возможных сценариев участия России в процессе глобализации, геоэкономического анализа, технологического прогноза будет приводить к утрате инициативы и перспективы, к ряду необоснованных шагов, препятствующих выходу России в число лидеров мирового технологического развития.

Растущая взаимозависимость технологической и социальных сфер, шкала ценностей в массовом сознании, деградация научных и образовательных систем привносят дополнительные технологические риски, которыми в настоящее время пренебрегать нельзя.

Предпосылки глубокого техногенного кризиса, имеющиеся в настоящее время в России, требуют принятия ряда неотложных мер. Главная из них — перевод развития страны и повышение уровня ее управления на основе анализа и количественной оценки стратегических рисков в России в целом и в технологической области в частности. С этой целью крайне желательно принятие специальных решений Президентом России, которые поднимают проблемы стратегического прогноза и научного мониторинга всех сфер, где возможны кризисы, ставящие под сомнение намеченную программу развития страны.

Принципиальное значение имеет развертывание в Российской академии наук, в государственных органах, в высшей школе исследований, ориентированных на получение методик, позволяющих оценивать риски, связанные со стратегическими решениями, принимаемыми на разных уровнях.

Большое значением имела бы организация междисциплинарных исследований в РАН, позволяющих оценивать системную устойчивость развития России и обеспечивать экспертизу ряда стратегически важных технологических проектов.

СИНЕРГЕТИКА И СИСТЕМНЫЙ СИНТЕЗ КАК МЕТОДОЛОГИЯ СОЗДАНИЯ СИСТЕМЫ НАУЧНОГО МОНИТОРНИГА

Роль безусловного фаворита в междисциплинарных исследованиях сейчас играет теория самоорганизации или синергетика . Название происходит от двух греческих слов и означает «совместное действие». Предложил его в 70?х годах ХХ века немецкий физик — теоретик Герман Хакен, занимавшийся в ту пору моделированием процессов в лазерах.

В слово «синергетика» он вкладывал два смысла. Он полагал что этот междисциплинарный подход должен иметь дело со сложными системами, взаимодействие подсистем которых приводит к появлению у целого новых свойств, которыми ни одна из частей не обладает. С другой стороны, этот подход должен прежде всего иметь дело с сущностями, важными для разных наук, поэтому в его разработке должны участвовать представители различных научных дисциплин.

Многие надежды, которые связывались с кибернетикой, сейчас возлагаются на синергетику. Крайне привлекательной в кибернетике казалась идея черного ящика. То есть системы, реакции которой на внешние воздействия мы представляем, а внутреннее устройство не знаем и знать не хотим. Однако, оказалось, что во многих интересных и важных случаях при моделировании и попытке разобраться в ситуации без этого знания не обойтись.

Более того, часто «черный ящик», «когнитивная машина», «генератор хаоса» возникает сам по себе, без указаний свыше. Возникает благодаря коллективному взаимодействию элементов. При этом сами элементы могут быть достаточно простыми. Такой взгляд оказался плодотворным при моделировании мозга, при описании многих гидродинамических неустойчивостей, при анализе морфогенеза и социально-экономической структуры общества, а также во множестве других случаев. Для многих сложных систем, которым присуще катастрофическое поведение и которые в последние годы активно изучают «синергетики», характерны универсальные закономерности. В частности, статистика таких систем описывается степенными законами. Их можно проследить, рассматривая зависимости ранг-размер , на которых по оси ординат отложена величина события, а по оси абсцисс — номер события в списке, упорядоченном по убыванию величины

Рис. 2. Зависимости ранг-размер для статистик бедствий различной природыВверху: ранжировка аварий на производстве по количеству погибших в их результате — слева и стихийных бедствий по количеству людей, получивших ранения — справа (данные начиная с 1975 г.) .Внизу слева: ранжировка 164 стран по доле ВИЧ-инфицированного населения в возрастах от 15 до 49 лет по состоянию на конец 1999 г. , Внизу справа: ранжировка наиболее распространенных компьютерных вирусов по интегральному проценту пораженных компьютеров (ежемесячные данные за период с 01.1998 по 11.2002) .В двойном логарифмическом масштабе все зависимости имеют линейный вид, что говорит о степенном характере соответствующих распределений вероятностей.

Принципиальную роль в развитии синергетики сыграло компьютерное моделирование. Дело в том, что уравнения, которые приходится решать, процессы, которые надо моделировать, нелинейны. А это подразумевает широкое и разнообразное использование компьютеров на всех этапах исследования. И при построении модели, когда важно многое попробовать. И при проведении многочисленных расчетов, и при визуализации полученных результатов.

Сейчас трудно объективно оценить роль синергетики в современной науке, но в любом случае следует признать, что ряд результатов, полученных в рамках этого подхода, существенно изменили научную картину мира. Вообще говоря они изменили место человека в этой картине. Имеют они и прямое отношение к созданию системы научного мониторинга, о котором идет речь.

Перечислим их, не вдаваясь в детали.

• В сложных развивающихся системах будущее, как правило, неединственно. Более того, оно может определяться в результате малых воздействий в определенные моменты времени, в определенных состояниях системы (в точках бифуркации, как говорят математики). Есть все основания полагать, что биосфера, этносы, мир России и вся наша цивилизация в целом относится именно к таким системам.
• Существуют принципиальные ограничения на время, на которое может быть получен прогноз, даже для сравнительно простых систем (или, как говорят, конечный горизонт прогноза). Например, для погоды это две недели, для океана около месяца. Это время практически не зависит от того, насколько мощные компьютеры, эффективные модели и алгоритмы мы используем. Поэтому, заглядывая в будущее, мы должны отдавать себе отчет, какие процессы и на какие времена мы можем предсказывать. Отсюда следует, как часто и насколько подробно нам надо проводить мониторинг различных явлений, чтобы не воспринимать закономерное,как чудо.
• Существуют универсальные системные механизмы, отвечающие за возникновение редких катастрофических событий. Они относятся к возникновению землетрясений и биржевым крахам, наводнениям и многим техногенным авариям, к лесным пожарам и утечке конфиденциальной информации, к эпидемиям компьютерных вирусов и к биологической эволюции (на временах, превышающих сотни тысяч лет) . Поскольку общество может выступать как гигантский усилитель решений, мнений, взглядов отдельных лиц или групп, то такие механизмы, вероятно, характерны и для него.
• Динамику сложных систем удобно представлять в пространстве переменных, описывающих эту систему (так называемом фазовом пространстве). Вообще говоря, размерность этого пространства велика. Но довольно часто оно устроено следующим образом. В больших его областях (называемых руслами), процессы развиваются медленно, горизонт прогноза велик и существенны только несколько переменных. В пределах русел сложные системы можно описывать просто. Но существуют и небольшие области (так называемые области джокеров), где возможны резкие изменения, скачки, катастрофы. Для описания таких процессов в обществе большое значение приобретают субъективные факторы, ожидания, убеждения, мораль, другие сущности.

Прошлые успехи синергетики были связаны рассмотрением сложных систем, состоящих из элементов одной природы (элементов жидкости, клеток, особей, людей) или с успешным переносом моделей, идей, понятий из одной области науки в другие.

Сейчас пришла очередь и других исследовательских программ. Например, связанных с совместным описанием сущностей, лежащих на разных уровнях организации (моральных норм и экономических агентов; поведенческих стратегий и динамики сообществ и т.д.). С эффективным использованием информации разных типов для выработки решений или целеполагания (опыт, результаты моделирования, информационные потоки, обеспечиваемые мониторингом). С созданием наук на стыке двух далеких дисциплин (рефлексивное управление, теоретическая география, историческая механика, математическая психология и т.д.). Это сейчас называют системным синтезом.

НАУЧНЫЙ МОНИТОРИНГ, УСТОЙЧИВОЕ РАЗВИТИЕ, МИРОВАЯ ДИНАМИКА

Система научного мониторинга самым тесным образом связана с теми стратегическими задачами, которые решает Россия, а также с системным контекстом, в котором решаются эти задачи. Анализ этого контекста требует системного анализа компьютерного моделирования и прогноза многих глобальных процессов

Рис. 3. Тенденции глобальных изменений. Несмотря на быстрый рост население и соответствующее сокращение подушной площади земель занятой под зерновые культуры, производство зерна на душу населения остается примерно на одном уровне, а подушный валовой продукт еще и растет. Поэтому есть все материальные предпосылки, чтобы в мире не было голодающих. По данным Института социально-политических исследования РАН

По-видимому, история человечества, такая, какой она была на протяжении многих сотен и тысяч лет, близка к завершению. Всю предшествующую историю можно рассматривать как своего рода переходный процесс, который заканчивается в наши дни. В течение ближайших десятилетий сам феномен развития должен претерпеть радикальные изменения. Поэтому уместно оглянуться на тот путь, в конце которого мы, возможно, находимся, и попытаться заглянуть в будущее.

Для этого необходимо понять, что приводит в движение историю, выявить механизмы «главных» исторических процессов (и, вообще говоря, понять, что же является в истории главным). Вероятно, единственное, что может претендовать на роль движущей пружины истории — это рост численности человечества. Иными словами, нет никаких других явных претендентов на роль ключевой переменной в истории, т.е. достоверно измеримых величин, которые могли бы быть значимыми на всем ее протяжении.

Согласно данным демографии, обобщенным и проанализированным С.П. Капицей, зависимость численности человечества от времени на протяжении почти всей его истории следовала так называемого гиперболическому закону

Рис. 4. Схематический график роста народонаселения. При сохранении гиперболического закона роста, действовавшего на протяжении всей истории человечества, его численность стала бы бесконечной к 2025 г. Демографический переход приводит к замедлению роста с последующей стабилизацией населения

. Это означает, что скорость роста народонаселения пропорциональна не численности живущих людей, как полагал Мальтус, а ее квадрату. С чем связана эта нелинейная зависимость? По-мнению С.П. Капицы нелинейность объясняется так называемым информационным взаимодействием, а интенсивность которого пропорционально числу возможных связей между людьми, а она, естественно, пропорциональна квадрату их числа.

Однако на наших глазах происходит крутой перелом. В течение последних двух десятилетий скорость роста народонаселения стала уменьшаться. Этот процесс получил название демографического перехода . При его описании теория С.П. Капицы сталкивается с серьезной трудностью. В этой теории предполагается, что население растет так быстро, что это самое взаимодействие не успевает подстраиваться. Однако результатом этого может стать лишь прекращение дальнейшего увеличения скорости роста, а вовсе не ее уменьшение, поскольку уже возникшее информационное взаимодействие никуда не девается.

Альтернативный подход, представляющийся более оправданным, был выдвинут А.В. Подлазовым ,

Рис. 5. Феноменологическая модель демографического перехода, предложенная А.В. Подлазовым Точки — реальные демографические данные, линия — их модельная аппроксимация. На врезке — прогноз до 2150 г.

В соответствии с ним наши демографические возможности определяются технологическим императивом, т.н. жизнесберегающими технологиями. Эти технологии позволяют уменьшить смертность и коренным образом зависят от того, каково число людей.

С этой точки зрения демографический переход объясняется насыщением жизнесберегающих технологий. Это не означает замедления технологического развития, как такового. Действует закон Мура, обороты компаний высокотехнологического сектора, да и всех остальных секторов, в общем-то растут, однако создаваемые технологии имеют все меньшее отношение к сбережению жизни.

Но и теория С.П. Капицы, и теория А.В. Подлазова предсказывают один финал — выход населения нашей планеты на постоянное значение. Это значение оценивается в диапазоне 10ё12 млрд. Но это совершенно другой мир. Эпоха экстенсивного роста кончается. Представьте себе город, в котором год от года, век от века живет примерно одно и то же число людей. Такое уже бывало в истории — в Средневековье. Но это совершенно другая культура, мораль, императивы развития.

В ряде официальных документов, принятых в России, сформулировано в качестве приоритета вывод страны траекторию устойчивого развития. В этой связи, естественно, возникает вопрос о том, что такое устойчивое развитие в современном мире. Какие количественные показатели с ним естественно связывать, в рамках каких компьютерных моделей его исследовать.

Процессы глобализации, развернувшиеся в современном мире, позволяют взглянуть на мир как систему в рамках достаточно простых моделей. По-видимому, простейшей моделью, с этой точки зрения, является модель Форрестера, в которой рассматриваются показатели, описывающие мир в целом. Мы сознательно не обсуждаем растущий разрыв в уровне производства и потребления разных стран и регионов, а также многие другие вопросы, которые требуют отдельного анализа и осмысления, и которые в той или иной степени придется иметь в виду, создавая систему научного мониторинга.

В начале 70-х годов ХХ века Дж. Форрестер предложил модель мировой динамики , позволяющую в грубых чертах представить сценарий развития на ближайший век. В упомянутой модели мир рассматривается как единая система различных взаимодействующих факторов. Форрестер выделяет пять основных меняющихся со временем переменных, которые характеризуют состояние всего мира. Это численность населения, основные мировые фонды, доля фондов в сельском хозяйстве, уровень глобального загрязнения и запас мировых невосполнимых природных ресурсов. Влияния одних переменных на другие задаются через вспомогательные факторы.

Результаты моделирования показали, что исчерпание невосполнимых ресурсов и загрязнение окружающей среды приводит к коллапсу цивилизации

Рис. 6. Модель Форрестера в первоначальном виде Показана динамика численности населения, основных фондов, загрязнения, ресурсов, материального уровня жизни и уровня питания. Наблюдается системный кризис во второй четверти XXI века из-за истощения ресурсов: кривые численности населения, фондов, загрязнения и материального уровня жизни перестают возрастать и начинают убывать. Все величины представлены в относительных единицах к 1970 г. На рисунке графики представлены в двух масштабах: один показан на левой оси ординат, второй — на правой оси. Соответственно, те переменные, которые находятся в левом прямоугольнике, показаны в первом масштабе; а те, которые в правом, показаны во втором масштабе. В частности, для таких переменных, как численность населения, фонды, уровень загрязнения, нужно смотреть на левую ось, а для переменных уровня питания, уровня жизни и количества ресурсов — на правую.

уменьшению населения, снижению жизненного уровня. Между тем идея устойчивого развития состоит в стабилизации потребления невосполнимых ресурсов, в переходе к промышленным, социальным технологиям, которые должны обеспечивать существование человечества не просто на ближайшие десятилетия, а хотя бы на века.

Вклад в это направление был сделан группой исследователей Института прикладной математики АН СССР под руководством В.А. Егорова в середине 70-х годов . В.А. Егоров предложил создать гигантскую индустрию по восстановлению (вторичной переработке,) ресурсов, по очистке загрязнений, возвращающей «отходы» в производственный цикл, и рекультивации земель. На эти «планетосберегающие» технологии, должны идти весьма ощутимые отчисления от общего капитала. Кроме того, этими отчислениями управлять.

Для определения капиталовложений в новые «планетосберегающие» технологии В.А. Егоров предложил ставить и решать задачу оптимального управления, как это обычно делается в технических задачах. Модифицировав таким способом модель Форрестера, В.А. Егоров с коллегами показал, что, в рамках такой управляемой модели, мировая система может избежать кризиса «по Форрестеру» на достаточно продолжительном временном интервале (до конца XXI века). Оказалось, что модель допускает ненулевые стационарные решения, устойчивые при неограниченном возрастании времени.

В сущности, это и есть реализация стратегии устойчивого развития. Оптимальное управление в этом случае было достаточно сложным. Как показали дальнейшие исследования, недавно проведенные в ИПМ им. М.В. Келдыша РАН, тех же целей можно достичь гораздо более простыми методами, используя элементарные алгоритмы управления. Результаты расчета одного из сценариев этой модифицированной модели приведен на рис. 7.

Рис. 7. Выход системы на стационарный режим в модифицированной модели Форрестера Показана динамика численности населения, загрязнения, ресурсов, материального уровня жизни, уровня питания и двух управлений, влияющих на восстановление ресурсов и очистку загрязнения. Начало управления 2000 г. Как и на рис. 6, здесь принят двойной масштаб. Уровень жизни, ресурсы и оба управления относятся к тому, который слева, остальные показаны в «правом» масштабе.

Проведенные исследования также показали, что, в зависимости от начала введения режима управления картина, получается различной: чем позже этот момент, тем хуже итоговые параметры стабилизации, т.е. устойчивого развития. Поэтому чем раньше будут приняты необходимые решения, тем лучше.

О НЕКОТОРЫХ МЕТОДАХ ПРОГНОЗА КРИЗИСНЫХ ЯВЛЕНИЙ

Представляется естественным начинать решение проблемы прогноза критических переходов в сложной социально-экономической системе с рассмотрения ее отдельных крупных блоков, например экономического. Российскими экспертами названы три экономических кризиса в России:

• банковский кризис 25 августа 1995 г.;
• неустойчивость экономики, вывоз денег и частичный спад активности перед президентскими выборами в июле 1996 г.;
• общий кризис экономики 17 августа 1998 г.

Поскольку система экономических индексов, включая биржевые, сформировалась лишь к концу 1994 г., то объекты возможного прогноза брались с 1995 г. В качестве исходных были выбраны российский биржевой индекс АК&М (АКМ), американский биржевой индекс Доу-Джонса (DJ).

Сравним теперь поведение биржевых индексов АКМ и DJ (рис. 8),

Рис. 8. Динамика биржевых индексов. Вверху график российского индекса AK&M, внизу — американского индекса Доу-Джонс.. Вертикальными линиями отмечены кризисы 1995, 1996 и 1998 гг.

сгладив их 70-дневным временным окном. Обозначим эти функции как АКМ* и DJ* соответственно. Поскольку биржевой рынок России относится к числу неустойчивых и его динамика сильно зависит от рынка США, то интересно идентифицировать устойчивые периоды, когда индекс DJ растет, а АКМ падает, то есть периоды «локального пессимизма». Определим функцию X(t) следующим образом:

в момент t, когда [АКМ(t) У АКМ(tУ1)] < 0 и [DJ(t) У DJ(tУ1)] > 0, и Х(t) = 0 — в остальные моменты. Теперь определим меру пессимизма:

где суммирование проводится в том же 70-дневном окне (рис. 9).

Рис. 9. Мера пессимизма, осредненная по 70-дневному окну Точками на кривой отмечено время объявления тревоги перед кризисом, жирными линиями на оси абсцисс — продолжительность кризиса

Оказалось, что всем трем российским кризисам предшествуют моменты достаточно сильного пессимизма, когда в среднем DJ растет, а АКМ падает.

Введем для меры пессимизма некий уровень M0 и будем объявлять тревогу в момент t, когда функция М, уменьшаясь, пересекает уровень М0. Тревога снимается, если произошел кризис, либо длится 8 месяцев, после чего, считаясь ложной, отменяется. При М0 = У10 (см. рис. 9) суммарная длительность тревоги составит 18.9 месяцев из 72, то есть около 26% рассматриваемого времени, и в нее попадают все три кризиса.