О резонансных процессах в больших системах и о биомедицинских метафорах

Андрей Ирецкий, Санкт-Петербург

Человеческая цивилизация, техносфера цивилизации и ее экономические системы принадлежат к классу «больших систем» (БС). В наше время приходится многократно возвращаться вопросу о качественных отличиях БС от тех объектов, функционирование которых успешно описывали физика, сопромат, теория механизмов и машин, теория линейных электрических цепей.

Даже в конце ХХ века некоторые философы и экономисты оставались жертвами теоретической иллюзии, что к реалистическому пониманию и к рациональному управлению и совершенствованию (конструированию!) экономических систем нас приблизит выявление всех существующих связей и строительство полных теоретических описаний (в стиле «демона Лапласа») для всей совокупности процессов, происходящих в БС.

Укажем те принципиальные отличия БС, которые не были своевременно осознаны эпигонами «кибернетики», и о которых по разным причинам забывают современные авторы (подозреваем, что некоторые теоретики не способны их опознать и признать уже в силу слабой склонности к теоретической рефлексии и недостаточной самокритичности):

1. Реальное число степеней свободы у БС всегда превышает возможности текущего аппаратурного контроля.

2. Реальное число степеней свободы у БС всегда превышает возможности теоретического анализа и описания уже в силу ограниченных возможностей языка (понятийного аппарата).

Из двух этих утверждений выводятся два не вполне тривиальных теоретических следствия:

1. Реальному функционированию БС можно поставить в соответствие неограниченное число теоретических моделей.

2. Для любой теоретической модели функционирования БС можно отыскать «эмпирические подтверждения, доказывающие ее справедливость».

По существу, все теоретические модели для структуры и функционирования БС в экономике являются радикальными упрощениями, и каждое из них может эффективно описывать процессы только в весьма ограниченном диапазоне условий. К сожалению, авторы большинства таких моделей весьма редко и лишь малую долю усилий направляли на поиски и описание граничных условий, в которых их модели непротиворечивы и эффективны.

Астрофизик Фримен Дайсон предложил выделил два класса теоретиков в науке- «унификаторов» и «диверсификаторов». Унификаторы всю жизнь пытаются строить простые и универсальные модели (в пределе видятся «простые теории всего», по поводу которых много иронизировал Станислав Лем). «Диверсификаторы» склонны к поискам фактов, ограничивающих сферу применения существующих теоретических моделей. Ф.Дайсон заметил: «унификаторы» доминируют в физике и технике, но редко работают в биологии, где много чаще действуют «диверсификаторы». Заметим, что биология имеет конечной целью экономное и реалистическое описание больших систем, и многие экономисты включают метафоры биологического происхождения в собственные рассуждения.

Закономерно поставить вопрос: а насколько корректно экономисты и социологи-теоретики применяют биологические метафоры, в том числе нагруженные понятиями их кибернетики и синергетики? Если теоретик не осознает ограниченных возможностей метафоры и ограниченной применимости своих упрощений, то высока вероятность, что его теоретическая модель трансформируется в миф или в систематизированный бред.

В середине ХХ века «кибернетические» метафоры и мифы доминировали в рассуждениях многих идеологов о физиологии, психологии, экономике. Тогда радикально упрощенные теоретические модели биологических и психических процессов были основаны на преимущественном или исключительном доминировании отрицательных обратных связей. Эпигоны кибернетики не смогли осознать, что в качестве «идеального объекта» их подход имеет сверхстабильного осла Буридана, обреченного на неизбежную смерть, если окажется посередине между двумя одинаковыми охапками сена. По существу, те обобщения появлялись с большой легкостью, но они не вели к каким-либо содержательным и полезным конкретизациям. Иначе – теории оказывались нетранзитивными. Теперь на смену «кибернетическим» метафорам и мифам выдвинулись множественные метафоры и мифы «синергетические», ибо уважаемые теоретики и идеологи и теперь не задумываются о граничных условиях, в которых их теоретические обобщения транзитивны и не ведут к логическим парадоксам и не противоречат эмпирическим фактам.

Что добавила научная синергетика к тому пониманию процессов, которое научное сообщество ранее получило от научной кибернетики? «Кибернетику метафорическую» и «синергетику декларативную» временно оставим вне рассмотрения.

Включение и повышение активности отрицательных обратных связей ведет к линеаризации характеристик в работе устройств (растет равномерность усиления в рабочей полосе, увеличиваются частотный и динамический диапазоны, в которых возможна устойчивая работа изучаемого объекта). Научная кибернетика корректно описывала эти компоненты строения и поведения больших систем (БС).

Научная синергетика в первую очередь ориентирована на выделение и корректный анализ нелинейных процессов, и нелинейность процессов растет при повышении коэффициентов обратной связи в контурах с положительной обратной связью. Положительные обратные связи увеличивают нелинейность в рабочей полосе частот, сужают частотный и динамический диапазон, в котором возможно сохранение устойчивого функционирования изучаемых объектов. Соответственно, «декоративная» (дилетантская) синергетика оказывается новым способом метафорического описания процессов, основанным на доминировании описаний положительных обратных связей в системе. Теоретики этой группы не задумываются (или скромно умалчивают) о проблемах описания границ устойчивого функционирования «больших систем» со многими положительными обратными связями. Проблему границ устойчивого функционирования БС хорошо «чувствуют» и умело анализируют некоторые биологи (экологи и медики), людям с социологическим образованием эта проблема часто представляется менее существенной.

Учебным («студенческим») примером декларативно-синергетического теоретизирования в экономике, с явным злоупотреблением биологическими метафорами, может служить текст А.Ю.Бударова и Д.Б.Рыгалина «Исследование сущности процессов самоорганизации в высокотехнологичных отраслевых кластерах» (ж. Инновации» №2, 2006): «Закономерностью процессов экономической среды является выстраивание элементов экономической среды, предполагающее рождение, развитие и гибель систем, с целью повышения эффективности их функционирования. Данное выстраивание основывается на объективных законах самоорганизации». Кто «предполагает» «рождение, развитие и гибель систем»? Если бы о биологической эволюции в прошлом веке некий автор рассуждал в подобном духе, то сразу получил бы ярлык креациониста: в своей неизъяснимой мудрости Всевышний создал все твари рожденные - смертными, разумеется - «с целью повышения эффективности их функционирования», и происходит все по заданным Всевышним законам («основывается на объективных законах самоорганизации»). Даже ключевые слова («сущность», «объективные законы самоорганизации») обнаруживают врожденную близость высказанных идей к диамату, истмату и одновременно - христианской ортодоксии. Далее: «Механизм самоорганизации систем основывается на колебательной сущности функционирования элементов будущей системы и постепенном формировании единой цикличности будущей системы», «Изменение состояния каждого элемента будущей системы имеет циклический характер и проявляется в колебании параметров состояния. Фазы циклических колебаний различных элементов могут не совпадать, и в этом случае формирование целостной системы невозможно». Если динамический процесс функционирования элементов имеет тенденцию к синхронизации колебаний параметров элементов, то это означает возможность начала самоорганизации системы». Подозреваю, что товарищи Бударин А.Ю. и Рыгалин Д.Б. поверхностно читали книгу И.Пригожина и С.Стенгерс о простейших наблюдаемых процессах самоорганизации (в нелинейных системах физических и химических), и – в силу недостатка биологических и медицинских знаний – предписывают закономерности поведения примитивных объектов еще и «большим системам», в частности экономике. Вспомним: социалистической экономике было предписано неуклонное совершенствование с весьма гуманной целью «наиболее полного удовлетворения постоянно растущих потребностей», и ее функционирование было подчинено строгим ритмам – от одного съезда КПСС до следующего, от одной пятилетки – до следующей. Отчего же оксюмороны, вроде призыва Л.И.Брежнева «Экономика должна быть экономной», не сделали экономику СССР именно такой? Причиной неудач было то, что так называемые «законы социалистической экономики» были рычагом директивного управления, но не были теоретической транзитивной моделью реальных процессов. Только когда «вожди» потеряли «рычаги воздействия» на реальное течение дел, сельское хозяйство России превратило страну из самого большого в мире импортера зерна в экспортера высококлассной зерновой продукции.

Если бы уважаемые авторы имели небольшой опыт работы с высокочувствительными усилителями электрических сигналов, легко выходящими в режим самовозбуждения от неучтенных паразитных обратных связей, им бы гораздо реже приходили в голову такие утверждения: «Фазы циклических колебаний различных элементов могут не совпадать, и в этом случае формирование целостной системы невозможно» и «Если динамический процесс функционирования элементов имеет тенденцию к синхронизации колебаний параметров элементов, то это означает возможность начала самоорганизации системы». Усилитель сигналов есть примитивная «система», а режим генерации («циклические колебания различных элементов») для нее есть «патология», лишающая систему способности выполнять свое предназначение, а в некоторых случаях такая «патология» способна даже «убить» ее.

Если бы авторы цитируемой работы были больше знакомы с общей биологией или медициной, не пришлось бы нам объяснять, что в «большой системе» резонансное усиление релаксационных колебаний (для возрастающего множества взаимозависимых процессов) в подавляющем числе случаев ведет к патологии. К примеру, в головном мозге резонансное усиление ритмических внешних раздражений иногда приводит к переходу некоторых структур головного мозга в режим релаксационных автоколебаний. В клинической неврологии такой режим носит название локального или генерализованного эпилептического приступа. Напротив, здоровый мозг имеет встроенные механизмы для демпфирования колебаний, превышающих некий порог, и для подавления резонансного усиления сигналов. Нетрудно было бы привести множество иных примеров болезненных последствий от усиления положительных обратных связей в контурах авторегуляции организма.

Обратимся к поведению экосистем. Отрицательные обратные связи в пищевых цепях ликвидируют неизбежные случайные флюктуации численности биологических особей, принадлежащих к разным видам, от некоторого оптимума большой системы. Если же амплитуда флюктуации выходит за границы устойчивости экосистемы, возможно развитие резонансного усиления флюктуации, с присоединением к данному колебанию все большего числа биологических видов, и в итоге развивается экологическая катастрофа.

Резонансное усиление флюктуаций в экономических системах неизбежно ведет ее от фазы «перегрева» к экономическим кризисам, глубина которых возрастает за счет резонансного усиления колебаний (условно-рациональным поведением биржевых игроков).

Мировая экономика сохраняет относительную устойчивость целого вот уже несколько десятилетий (даже «нефтяной шок» 1973 года не привел к событиям, близким к «Великой депрессии»). Неужели за счет «формирования единой цикличности системы», о которой написали тт. Рыгалин и Бударов?

Глубокие кризисы не происходят в мировой экономике, так как процессы резонансного усиления колебаний на финансовых рынках носят локальный характер, тогда как мировой рынок инноваций все время расширяется и способен поглощать ритмически возникающий избыток денежных средств. Причем новые (инновационные) сегменты рынка демпфируют колебания много эффективнее, чем рынок «предметов престижного потребления».

Джордж Сорос писал, что некоторые «вечные» социальные проблемы принципиально не могут быть разрешены рыночными механизмами (к числу таких проблем принадлежат образование, здравоохранение, фундаментальные науки, сохранение внешней среды). Здоровый современный социум для их разрешения (и для сохранения адаптивности в современном изменяющемся мире) вынужден жертвовать средства, доверив их конкретное распределение самоорганизующимся подсистемам – профессиональным сообществам преподавателей, медиков, ученых. Эти утверждения Дж. Сороса не имеют «железных» доказательств, но представляются нам убедительными, и многие готовы принимать их на веру.

В заключение хотелось бы призвать авторов, осваивающих синергетический подход, не ограничивать себя простейшими моделями, и задуматься о неизбежной ограниченной применимости любой теоретической схемы. В противном случае будут размножаться весьма архаичные и ложные даже в своих основаниях рассуждения о «сущностях процессов самоорганизации» – в духе истмата сорокалетней давности.

назад

Материалы из архива

4.2009 России нужен закон о статусе ядерной оружейной сферы

Сергей Брезкун, профессор Академии военных наукПоследние несколько лет стали временем коренного реформирования правового и структурного облика отечественной атомной отрасли. Сначала Министерство РФ по атомной энергии было опрометчиво преобразовано со снижением статуса в Федеральное агентство по атомной энергии. В 2008 году уже само агентство было ещё более опрометчиво преобразовано в Государственную корпорацию по атомной энергии «Росатом».

1.2009 Верные штыки вертикали

Александра Самарина, «Независимая газета»: - Лояльность прессы становится в годы кризиса особенно востребованной властью. В то время как независимые от государства СМИ терпят убытки, часто несовместимые с жизнью, прикормленные издания получают миллионные дотации. Рынок прессы подорван, читатель лишен объективной информации и вынужден довольствоваться дозированной и отфильтрованной печатной продукцией.

1.2006 Еще раз о национальной гордости

"23 января в Москве состоялась рабочая встреча руководителя Федерального агентства по атомной энергии Сергея Кириенко и руководителя Управления национальной ядерной безопасности Министерства энергетики США Линтона Брукса... В ходе разговора было выражено обоюдное желание перехода от оказания американской стороной содействия России в этой области к полноценному партнерству. Были также обсуждены перспективы двустороннего сотрудничества в ядерной сфере.