ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ И СОВРЕМЕННОСТЬ
2014 • № 2
ГЛОБАЛИСТИКА И ФУТУРОЛОГИЯ
В.Б БРИТКОВ, Л.В. ЕЗЕРОВА, Р.А. ПЕРЕЛЁТ
Системный анализ проблем глобального климата
Важность исследования глобальных проблем и, среди них климатических изменений, привела к использованию нового арсенала системного анализа: "системы систем". Прослеживается эволюция климатического моделирования - от концептуальных до глобальных климатических моделей, моделей средней сложности и эмпирических моделей. Формирование сценариев изменения климата происходит путем изучения климатических факторов (динамики ледяного покрова Земли, вулканизма, солнечной активности, роли парниковых газов).
Ключевые слова: климат, изменения климата, глобальное потепление, система систем, моделирование климата, прогнозы климата, парниковые газы.
Importance of understanding such a new phenomenon on Earth as global ptoblems and climate change as one among them, has led to the use of a new approach in systems analysis, known as 'the system of systems'. The evolution of climate modeling is considered - from conceptual to global climate models and to those of intermediary complexity and empirical models. Climate factors play a significant role in modeling. Studying them - ice cover dynamics on the Earth, volcano and solar activity, the role of greenhouse gases-scenarios of climate change are made.
Keywords: climate, global ptoblems, climate change, climate modeling, climate warming, system of systems, greenhouse gases.
Развитие анализа сложных систем
Глобальные климатические изменения - одна из сложных проблем для нашей планеты. Сначала их отнесли к экологическим проблемам, потом оказалось, что они связаны с энергетикой, производством и потреблением, транспортом, продовольственной безопасностью, жизнью в городах и сельской местности и, как говорится, далее везде. Как рассматривать климатические изменения, их суть, последствия для человечества, стран, да и каждого из нас?
Ученые стали задумываться над новым классом проблем, в которых трудно найти причинно-следственные связи, повторяемость и/или регулярность, определенность,
Бр и т ко в Владимир Борисович - кандидат физико-математических наук, заведующий лабораторией Института системного анализа (ИСА) РАН.
Езерова Любовь Владимировна - инженер-исследователь ИСА РАН.
Перелёт Ренат Алексеевич - кандидат экономических наук, ведущий научный сотрудник ИСА РАН.
простое объяснение, а политики их торопить [Геловани, Бритков, Дубовский, 2009]. "Профессиональные экспертные знания" в принципе признают необходимость учета фактора неопределенности будущего. Но они делают на него минимальные поправки (если вовсе не пренебрегают таковыми), ссылаясь на невозможность должным образом исследовать и оценить неопределенность в силу отсутствия знаний о ней. Появилась "постнормальная наука", которая исходит из необходимости учета воздействия факторов и рисков неопределенности в полной мере, считая обязательным проведение анализа вариантов неопределенности [Кузнецова, 2012].
Канадский системщик Дж. Кей описал постнормальную науку как процесс признания потенциальных пробелов в знаниях и понимании, которые не могут быть решены иначе, чем через "перевороты" в науке, тем самым утверждая, что (между "переворотами") не надо обязательно пытаться разрешить или отклонить противоречивые перспективы мира (основаны они на науке или нет), но вместо этого включить различные точки зрения в имеющийся процесс решения проблем. Большой вклад в парадигму "постнормальной науки" сделали С. Фунтович и Дж. Равец из Объединенного исследовательского центра Евросоюза в Испре (Италия) [Funtowicz, Ravetz, 2003].
Новые парадигмы системного анализа и системных технологий стали использовать в моделировании будущего: такие подходы, как применение метода генерирования сценариев будущего развития событий в проблемной области независимыми экспертами (метод дельфийских оракулов), интеллектуальный анализ данных (Data Mining), управление "большими массивами данных" (Big Data), долгосрочное формирование будущего развития (Foresight), "обратное" прогнозирование (Back-casting), когда составляется желательный сценарий будущего видения мира и выявляются пути его достижения, и, совсем недавно, парадигму "системы систем".
Наращивание числа источников информации усложняет возможность восприятия человеком полученных данных. Ранней реакцией на это явление были попытки агрегировать данные. Необходимо разрабатывать интерфейс между человеком и современными системами обработки данных - между сознанием человека и большими массивами данных. При этом движение должно быть встречным: нужно разрабатывать технологическую компоненту взаимодействия и одновременно готовить специалистов к этому взаимодействию, подбирать аналитиков с соответствующими способностями и развивать их.
Решение по стыковке аналитических систем и человека должно находиться в со-ответствущей предметной области. Чтобы аналитик правильно интерпретировал представляемые ему агрегаты, он должен быть специалистом в той области, из которой поступают данные [Поляков, 2012].
Правительство, промышленность и наука сталкиваются с все более усложняющимися проблемами: финансовыми кризисами, развитием и распространением новых технологий, потерей биоразнообразия, климатическими изменениями. Для решения этих проблем требуются разнообразные, эволюционирующие, гетерогенные, распределенные системы, включаемые в сети на разных уровнях. Идут поиски целостной структуры для лиц, принимающих решения, чтобы определить, являются ли инфраструктурные, оперативные, стратегические, экономические и/или технологические компоненты эффективными или неэффективными или не имеющими значения во времени, так как решения связаны с вовлечением больших ресурсов и денежных средств и касаются не только нынешнего общества, но и будущих поколений. Речь идет о математическом моделировании и целенаправленных структурах для создания "систем систем", которые состоят из множества распределенных и разнородных систем, каждая из которых выполняет независимые и полезные функции, объединенных для формирования характеристик, не обладаемых отдельными системами.
Что отличает "систему систем" (далее СС) от других крупных систем? СС - сложное множество рассредоточенных, компонентных, самостоятельных систем, соединенных в единую интегрированную систему, создающую новое качество и способность решать поставленные задачи. Это может быть, например, система управления
транспортными потоками или система предупреждения и мониторинга глобальных климатических изменений.
У СС три основные черты: ее физически рассредототоченные в пространстве системы, ее основная функциональная зависимость от связей между рассредоточенными системами и системная разнородность. Можно выделить и пять общих для СС характеристик:
- оперативная независимость компонентных (составляющих) систем: если разделить "систему систем" на компонентные системы, каждая из них может функционировать самостоятельно;
- управленческая независимость систем: компонентные системы не только могут работать независимо друг от друга, они работают независимо. Компонентные системы отдельно приобретаются и включаются в СС, но поддерживают постоянное оперативное существование независимо от нее;
- географическая рассредоточенность: географические масштабы компонентных систем широки. Данное свойство является относительным по мере расширения коммуникационных возможностей, но, как минимум, это означает, что компоненты могут легко обмениваться информацией, а не существенным количеством материи или энергии;
- эмержентное поведение: система выполняет функции и осуществляет цели, которые не присутствуют в компонентных системах. Основные предназначения СС выполняются этим видом поведения;
- эволюционное развитие: СС находится в развитии и не представляется полностью сформированной. Ее развитие и существование эволюционирует с функциями и задачами, которые добавляются, удаляются и изменяются с накопленным опытом. Причем сложность СС от этого не увеличивается, а составные системы не требуется модифицировать. Дело в том, что эволюция СС по пути ее усложнения может привести к появлению новых рисков, из-за которых она способна разрушаться. Большое внимание уделяется проблемам стыковки компонентных систем (интерфейсу). Усиливается роль стандартов стыковок между системами не только в узкотехнологическом смысле, а на основе практики взаимодействия с учетом социальных, управленческих, политических и культурных факторов.
СС - результат развития современных коммуникаций и компьютерной техники. По-видимому, кооперативные и виртуальные СС станут более распространенными вместе с повсеместностью независимо работающих и управляемых интеллектуальных систем [Maier, 1997; Boardman, Sauser, 2006].
Относительно недавно появилось такое определение СС - это "множество систем, образованных из независимых систем, интегрированных в более крупную систему, которая обеспечивает особые характеристики и свойства" [Defense... 2011; Systems... 2008].
В приведенной выше трактовке мир представляет собой сложную социально-техническую систему, функционирующую в контексте природно-климатической системы. Произведенные человеком инфраструктуры, такие как, например, энергетические и транспортные сети, опоясывают планету материальными и энергетическими потоками и вписываются в геологический, химический и экологический планетарный контекст СС. Социальные сети в виде интернет-торговли охватывают Землю информационными потоками. Мы живем и работаем внутри сложной, динамичной и взаимосвязанной СС ценой в 54 трлн долл. США (см. рис. 1).
Хотя составляющие части этих глобальных социальных и технических систем сознательно разрабатываются и управляются, вся эта СС спонтанна: у нее нет центрального координатора или менеджера. Спонтанность не остается без последствий: человечество в настоящее время сталкивается с серией глобальных вызовов, таких как истощение ресурсов, включая сокращение биоразнообразия, перенаселение планеты, загрязнение окружающей среды и климатические изменения. Решение д
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.