2. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ
В терминах науки междисциплинарного характера—синергетики может быть
проведен как качественный, так и формально-математический анализ процессов
развития. Основное качественное понятие синергетики — понятие
«самоорганизации». Самоорганизация характерна для всех процессов развития.
Основной акцент в синергетике переносится с взаимодействия элементов
(подсистем) сложной системы на внешние эффекты, порождаемые структурными
изменениями. Эти эффекты принято называть синергетическими, или
кооперативными. Основная особенность кооперативных эффектов —
упорядоченность, целенаправленность поведения сложной системы при
относительной хаотичности поведения отдельных элементов (подсистем).
В дальнейшем будет показано, какое большое влияние на поведение технико-экономических систем оказывают процессы самоорганизации в условиях перестройки и ускорения научно-технического прогресса. Пока более подробно остановимся на общих свойствах развивающихся систем.
В процессе развития происходит некоторая стандартизация, унификация преобразований структуры и функций системы, т. е. для развития характерен изоморфизм. Изоморфизм позволяет перейти от натурного изучения процесса развития к модельному изучению. Модель —абстрактное изображение изоморфизма между развивающимися системами различной природы. Наиболее развиты модели, представляющие собой описание системы на языке математической символики. Математические модели развивающихся систем обычно удовлетворяют в той или иной мере трем основным свойствам: реалистичность, точность, общность.
Реалистичность—это степень соответствия математических утверждений тем представлениям о системе, которые они должны отражать.
Точность — это способность модели количественно пред- сказывать изменения или имитировать данные, на которых она основана.
Общность связана с областью приложения модели, т. е. определяет характер систем или отдельных состояний одной системы, для которых модель работоспособна. Общность — наиболее важное свойство моделей развивающихся систем, в которых с особой полнотой проявляется изоморфизм развития. Основываясь на общности моделей развития, можно использовать различные научные результаты, полученные в одной области (например, в биологии развития), в другой (например, в прогнозировании научно- технического прогресса).
Для развивающихся систем характерны, с одной стороны, устойчивость структуры, с другой — потеря устойчивости, разрушение одной структуры и создание другой устойчивой структуры. Налицо проявление закона «перехода количественных изменений в качественные».
Время пребывания развивающихся систем различной природы в устойчивых состояниях (соответствующих устойчивой структуре), естественно, различно, но независимо от природы. Таким образом, процесс развития можно представить как последовательность циклов эволюционного изменения состояний внутри цикла, со скачкообразным переходом состояния в конце цикла на новый качественный уровень, означающий начало нового цикла развития.
В качестве примера можно привести процесс смены общественных формаций,
когда постепенное совершенствование производительных сил в результате
научно-технического и социального прогресса приводит к скачкообразному
изменению производственных отношений, знаменующему смену общественной
формации. Аналогично развивается и наука. Наука развивается в рамках данной
парадигмы, «подавляющей» другие научные объяснения эмпирического материала
до тех пор, пока объяснительные возможности данной парадигмы не
исчерпываются под давлением новых, подлежащих объяснению фактов (аномалий).
В этот момент доверие к парадигме ослабляется, резко возрастает количество
новых, конкурирующих между собой теорий. Наступает кризисная ситуация,
которая проходит довольно быстро и заканчивается отбором наиболее
эффективной новой теории, построенной на основе новой парадигмы. Подобный
же процесс сопровождает научно-технический прогресс, проявляющийся в
развивающихся системах через смену конкурирующих технологий.
Применительно к биологическим развивающимся системам можно считать,
что изменение вида и характера источников питания приводит к видовой
дифференциации (увеличению количества видов) и отбору среди них наиболее
приспособленных к новым условиям среды обитания.
В работах Ю. Н. Тынянова сделана попытка рассмотрения литературной
эволюции с позиций общей теории развития. В качестве основы Ю. Н. Тыняновым
принят «конструктивный принцип» организации литературного материала на
данном этапе, который всегда вырисовывается на основе «случайных» выпадов,
ошибок, результатов и закрепляется, сменяя старый, уже успевший
«автоматизироваться».
Следствие циклического развития (с перескоком в конце цикла на
качественно новый уровень) —необратимость, т. е.
невозможность перехода от новообразованной структуры к ста-
рой разрушенной структуре. Необратимость, так же как «устойчивость» и
«потеря устойчивости», — атрибут любой развивающейся системы или
отображающей ее математической модели. На это свойство развития обратил
внимание еще Аристотель: «Нельзя два раза войти в одну и ту же реку». При
этом свойство необратимости развития в свою очередь накладывает
определенные требования на устойчивость систем.
Ясно, что слишком устойчивая система (гиперустойчивая)
к развитию неспособна, так как она подавляет любые отклонения
от своего гиперустойчивого состояния. Для перехода в качественно новое
состояние система обязательно должна в какой-то момент оказаться
неустойчивой. Однако перманентная неустойчивость — это другая крайность,
так же вредная для развивающейся системы, как и гиперустойчивость, ибо она
исключает запоминание, закрепление в системе характеристик, полезных для
взаимодействия с внешней средой, т. е. того, что определяет устойчивую
структуру системы. В математической модели развивающейся системы и должны
быть отражены объективные соотношения между «устойчивостью» системы и ее
«неустойчивостью», порождающей необратимые изменения, т. е. процесс
развития.
3. КЛАССИФИКАЦИЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СИСТЕМ
Модели развития в настоящее время наиболее широко используются в физике, химии, биологии и экономике. С учетом изоморфизма развития эти модели имеют достаточно много общих черт, тем не менее сохраняют специфические особенности, присущие каждой из этих наук. Естественно, что методы построения математических моделей в этих науках совершенно специфические, базирующиеся на тех законах, которые изучаются каждой из этих наук. Между тем сопоставление различных по природе моделей развития, исследование их общих свойств позволило в настоящее время сформулировать некоторые общие принципы математического моделирования процессов развития и как следствие этого — взаимопроникновения различных наук.
Дадим характеристику принципов математического моделирования процессов развития в отдельных частных науках и на основе этого попытаемся сформулировать общие принципы построения моделей развивающихся экономических систем.
3.1. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАЗВИВАЮЩИХСЯ
ЭКОНОМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Развивающиеся экономические системы — достаточно емкое понятие. По нашему мнению, одна из возможных их классификаций представлена на рис. 1.2.
Социально-экономические системы решают проблемы глобального характера, связанные с мировым историческим развитием человечества. При решении глобальных проблем нет ни одной науки, отрасли знания, которые остались бы в стороне.
К числу глобальных проблем экономико-политического характера относятся проблемы войны и мира, проблемы медицинского обеспечения населения, проблемы образования, урбанизации и т. д.
Фундаментальные концептуальные и гносеологические основы
глобального моделирования заложены в трудах института ВНИИСИ и работах
академика Д. М. Гвишиани и профессора И. Б. Новика. Причем проблемы
глобального моделирования не могут рассматриваться в отрыве от научно-
технического прогресса. Разработка глобальной модели приводит к построению
своеобразной «динамической карты мира» в многомерном системном измерении с
координатами: «экономика, политика, культура, природные ресурсы, окружающая
среда, народонаселение» и т. д.
Не останавливаясь на детализированных принципах глобального моделирования,
перечислим некоторые наиболее важные глобальные проблемы.
[pic]
Рис. 1.2. Классификация развивающихся экономических систем
Глобальные проблемы экономико-демографического характера связаны с
необходимостью рационального регулирования демографического роста, миграции
населения и т. д. Экономико-демографические проблемы в свою очередь влияют
на упомянутые выше проблемы обеспечения населения продовольствием,
медицинское обслуживание и т. п. Такие системы моделируются с помощью
аппарата математической биологии. В качестве биологических особей
рассматриваются отдельные слои
населения с учетом их пола и возраста. Основная задача по-
строения модели экономико-демографической системы — изучение зависимости
процессов рождаемости и смертности от различных факторов: экономических
(расходы на образование, здравоохранение, валовой национальный доход на
душу населения);
политических (действующая социально-экономическая система, определяющая
способ производства и распределения материальных благ; характер
общественных, культурных, семейных и других отношений в обществе и др.); экологических (характер загрязнения окружающей среды, состояние природных
ресурсов и т. д.).
Глобальные проблемы природо-экологических систем связаны с потреблением природных ресурсов, загрязнением окружающей среды, повышением урожайности сельскохозяйственных культур, водоемов, лесов и т. д. для решения проблем снабжения населения продовольствием.
Многие типы природо-экологических систем хорошо описываются с помощью моделей взаимодействия биологических популяций: повышения урожайности сельскохозяйственных культур с использованием химических удобрений и пестицидов (модель «хищник—жертва»), интенсификации животноводства, рыбного промысла (модели управления ростом и развитием биологических популяций), модели охраны лесных массивов, водоемов и т. д.
Я не буду подробно останавливаться на моделировании социально-экономических систем, нашим предметом будут лишь технико-экономические системы.
Развивающиеся технико-экономические системы требуют решения проблем моделирования народнохозяйственных процессов на уровне государства, отрасли, межотраслевых комплексов, регионов и т. д. Однако независимо от уровня агрегации систем (отраслевые, межотраслевые, региональные) для их моделирования применяются макромодели, использующие обобщенные, агрегированные, ключевые технико-экономические показатели.
В настоящее время здесь наметились две противоречивые тенденции. С одной стороны, используются чисто динамические модели развития, базирующиеся на «биологических аналогиях развития», а с другой стороны — квазидинамические модели, базирующиеся на факторных стационарных моделях типа «производственная функция». Причем параметры производственных функций могут иметь временные тренды.
3.2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ РАЗВИВАЮЩИХСЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СИСТЕМ
К физико-химическим относится довольно много процессов,
связанных с физическими, биохимическими, физико-химическими
превращениями вещества. Не занимаясь подробной детализацией
их, мы тем не менее можем выделить некоторые общие принципы их системного
моделирования. Наиболее полно вопросы моделирования развивающихся физико-
химических систем получили освещение в работах И. Пригожина и его учеников
(Брюссельская школа). «Неравновесность — источник развития» — вот отправной
пункт Брюссельской школы.
Основная характеристика описания развивающейся физико-химической системы,
по И. Пригожину, — функция термодинамической энтропии, удовлетворяющей
уравнению
[pic] (1.45)
где dН — прирост общей энтропии системы; [pic]— производство
энтропии внутри системы; [pic]— производство энтропии, возникающей за счет
взаимодействия системы с внешней средой.
Согласно второму закону термодинамики
[pic] (1.46)
т. е. в замкнутой системе производство энтропии всегда неотрицательно. В
случае [pic] возникают обратимые, не разрушаюшие структуры процессы; в
случае же [pic]>0 возникают необратимые процессы, разрушающие структуру
системы. Для замкнутых систем [pic]= 0, в случае же открытых систем [pic]
может принимать самые различные значения. Для расчета полной
энтропии системы И. Пригожий использует методы линейной
неравновесной термодинамики. Анализ состояний развивающейся системы с
позиций термодинамики позволил И. Пригожину сформулировать вывод о том, что
обратимые и необратимые процессы порождают два типа различных структур:
равновесные и неравновесные. Причем неравновесные структуры за счет притока
энергии и материи в открытой системе (явление диссипации) могут сохраняться
в пространстве и во времени довольно долго. Эти структуры названы И.
Пригожиным «диссипативными». Примером экономической диссипативной структуры
может служить город, существующий до тех пор, пока он потребляет пищу,
топливо и другие предметы, производит продукцию и отходы.
Из всего множества возможных диссипативных структур система, согласно
И. Пригожину, выбирает такую, которая соответствует минимуму энтропии.
Возникновение диссипативных структур происходит в результате случайных флуктуации, происходящих в развивающейся системе. Эти случайные флуктуации выводят систему из положения термодинамического равновесия, и при соответствующих условиях притока в систему энергии и материи могут возникнуть диссипативные структуры. Таким образом, процесс развития систем, по Пригожину, — это процесс последовательных переходов в иерархической системе диссипативных структур непрерывно возрастающей сложности.
По существу, идеи И. Пригожина хорошо корреспондируют
с идеями синергетики, точнее, идеи И. Пригожина предвосхищают идеи синергетики. С позиций синергетики процесс образования диссипативных структур и представляет собой процесс самоорганизации. Учитывая универсальный характер процессов диссипации энергии, материи и информации в открытых системах, понятие «диссипативные структуры» легко может быть перенесено и на технико-экономические развивающиеся системы.
Литература:
Кучин Б. Л., Якушева Е. В.
Управление развитием экономических систем: технический прогресс, устойчивость. – М.: Экономика, 1990.
Страницы: 1, 2
