Донелла Медоуз - Пределы роста. 30 лет спустя
Чтобы лишний раз напомнить и нам самим, и нашим читателям, о нашей зависимости от моделей, мы всегда берем в кавычки тот «реальный мир», с которым сравнивается модель World3. То, что мы называем «реальным миром» или «реальностью », на самом деле просто общие мысленные модели авторов этой книги. Слово «реальность» никогда не может означать ничего, кроме мысленной модели того, кто это слово произнес. Иначе и быть не может. Мы можем только утверждать, что изучение компьютерной модели позволило нашим мысленным моделям стать более точными, более глубокими, более доскональными, чем когда-либо. В этом состоит преимущество компьютерных моделей: они способствуют строгости, логичности и точности изложения, что трудно достижимо с помощью мысленных моделей. Кроме того, компьютерные модели дают чрезвычайно богатую основу для усовершенствования мысленных моделей.
Модель World3 сложная, но ее основную структуру понять нетрудно. Она отслеживает переменные уровни (такие как численность населения, промышленный капитал, концентрация загрязнений в окружающей среде, площадь возделываемых земель). В модели эти уровневые переменные зависят от потоков, способствующих их увеличению или уменьшению — поток рождаемости и смертности в случае численности населения; инвестиции и амортизация в случае любого капитала; образование и разрушение выбросов в случае загрязнения окружающей среды; эрозия и восстановление пахотных земель, а также изъятие земель под застройку и промышленные нужды — в случае возделываемых площадей. На данный момент в мире обрабатывается только часть пахотных земель. Умножение площади обрабатываемых земель на их среднюю урожайность позволяет рассчитать производство продовольствия. Последнее, будучи разделено на численность населения, дает производство продуктов питания на душу населения. Если оно опускается ниже определенной (критической) величины, начинает расти смертность.
Элементы и связи в модели World3 являются очевидными при последовательном рассмотрении. Например, модель World3 учитывает некоторую инерцию при росте численности населения и инерцию при накоплении загрязнений в окружающей среде, длительный срок службы производственных мощностей; конкуренцию при распределении капитала по различным секторам экономики. Она принимает во внимание, сколько времени займет то или иное изменение, запаздывание потоков, медленное протекание физических процессов. Модель содержит большое, даже очень большое число обратных связей. Эти связи замыкают цепи причин и следствий, в которых часто сам элемент является одной из причин своего будущего поведения. Изменение численности населения,
Уровень питания (калории на человека в день (диета на основе растительной пищи)
Рис. 4.1. Питание и ожидаемая продолжительность жизни
Ожидаемая продолжительность жизни населения — это нелинейная функция от уровня питания. Точки на графике отображают уровень питания и среднюю продолжительность жизни (данные по странам мира в 1999 г.). Уровень питания выражается в калориях (растительная пища) на человека в день. Если калории получены за счет животной пищи, то они пересчитываются с коэффициентом 7, поскольку для производства одной калории животной пищи требуется примерно 7 калорий растительной пищи. (Источники: FАО; UN)
например, может привести к изменениям в экономике. Изменения в структуре экономики производства могут привести к изменениям численности населения, так как они воздействуют на коэффициенты рождаемости и смертности. Контуры обратной связи делают модель World3 динамически сложной.
Еще одна особенность модели — нелинейность связей. Такие связи нельзя отобразить прямой линией, они не вызывают пропорциональные изменения во всей области существования переменных. Пусть А воздействует на В. При линейной зависимости, если удвоение А вызывает удвоение В, то уменьшение А вдвое ведет к уменьшению В тоже вдвое. Увеличение А в пять раз вызовет пятикратный рост В. Линейные зависимости генерируют поведение, которое легко понять и прогнозировать. Но в «реальном мире» линейность встречается редко. Вот пример: в модели World3 мы должны учесть связь между производством продовольствия на душу населения и ожидаемой продолжительностью жизни. Одна зависимость между этими параметрами представлена на рис. 4.1. Если людям, которые постоянно недоедают, дать достаточное количество продовольствия, продолжительность их жизни существенно возрастет. Страны,
Рис. 4.2. Затраты на обработку новых сельскохозяйственных земель
Модель World3 полагает, что обработка новых сельскохозяйственных угодий потребует тем больших затрат, чем меньше остается потенциально пахотных земель, еще не находящихся в обороте. (Источники: D.L. Meadows et al.)
которым удалось удвоить ежедневное потребление продовольствия с 2000 до 4000 калорий на человека (диета на основе растительной пищи), могут ожидать увеличения средней продолжительности жизни примерно на 50 %, от 40 до 60 лет. Однако, если снова удвоить потребление продуктов питания и довести его до 8000 калорий в день, это даст уже меньшее увеличение продолжительности жизни — возможно, всего 10 дополнительных лет. В какой-то момент дальнейший рост душевого потребления пищи приведет даже к уменьшению продолжительности жизни.
В «реальном мире» такие нелинейные связи встречаются повсюду. Пример нелинейной связи, использованной в модели World3, показан на рис. 4.2: стоимость обработки новых сельскохозяйственных земель как функция от количества потенциально пахотных, но еще не используемых земель. Мы предположили, что первые фермеры заняли самые плодородные земли, имевшие лучший доступ к воде, и потому затраты на ведение сельского хозяйства на них были минимальными. Это отображено в крайней правой части графика, где почти все 100 % потенциально пахотных земель остаются необработанными. Но по мере вовлечения в сельское хозяйство все большего количества земли (при смещении в левую часть графика) их качество становится хуже: они слишком сухие, или, наоборот, слишком влажные, слой почвы меньшей мощности, температуры менее благоприятные. Затраты на обработку таких земель больше. В соответствии с принципами классической экономики (самая дешевая продукция потребляется первой) модель World3 полагает, что чем позже земли вовлечены в сельскохозяйственный оборот, тем дороже обходится их обработка, и затраты растут нелинейно.
Один параметр влияет на другой, это приводит к изменению. Он меняется еще больше, и тут вместо пропорционального эффекта мы получаем либо значительно больший эффект, либо его отсутствие, а то и прямо противоположный эффект. Из-за таких нелинейностей и в «реальном мире», и в модели World3 порой случаются неожиданные вещи, как будет показано позже в этой главе.
Запаздывания, нелинейности и контуры обратной связи в модели World3 делают ее динамику сложной, но модель по-прежнему является упрощением реальности. Она не проводит различия между разными частями света, не представляет отдельно богатых и бедных. Загрязнение в модели очень сильно упрощено. В реальной жизни образуются тысячи самых разных загрязнителей. Они поступают в окружающую среду с разными скоростями, влияя на растительный и животный мир сотнями способов. Модель World3 учитывает влияние этих загрязнителей всего в двух переменных — одна описывает загрязнители воздуха с коротким временем жизни, другая — токсичные выбросы с долгим временем жизни. Модель различает возобновимые источники, производящие продукты питания, хлопок и другие растительные волокна, и невозобновимые, дающие ископаемые виды топлива и минеральное сырье. Но она не учитывает отдельно типы продуктов питания, типы топлива и сырья. Модель не учитывает причины и последствия применения насилия. И в ней не присутствуют ни капитал оборонного сектора, ни коррупция.
Такая степень упрощения удивляет некоторых людей — они полагают, что в модель необходимо включить все, что мы знаем о мире, в особенности факторы отличия, которые в классических науках кажутся такими большими и важными. Однако внесение таких данных совсем не обязательно сделает модель лучше. И в любом случае она станет сложнее для понимания. Несмотря на свою относительную простоту, модель World3 значительно сложнее и глубже, чем большинство моделей, которые используются сейчас для оценки отдаленных перспектив мировой системы.
Если вы пытаетесь понять, как будут вести себя в будущем социальные системы, нужна балансовая модель. Нет смысла создавать модели с мельчайшими подробностями в одной сфере, но при этом с грубым упрощением в другой. Например, некоторые демографические модели очень точно отслеживают половозрастное распределение по разным странам и регионам. Однако они полагают, что коэффициенты рождаемости и смертности будут следовать раз и навсегда определенным для них зависимостям, и что они друг на друга не влияют[136]. Некоторые экономические модели описывают десятки, а то и сотни секторов экономики, но они предполагают, что связи между входными и выходными потоками всегда линейны, или что рынок всегда быстро выравнивает спрос и предложение, или что люди принимают решения на основе исключительно экономических соображений и полной информации.
