Белотелов Н.В., Бродский Ю.И., Оленев Н.Н., Павловский Ю.Н.: Эколого-социально-экономическая имитационная модель: гуманитарный и информационн

Эколого-социально-экономическая имитационная модель: гуманитарный и информационный аспекты

Н.В. Белотелов, Ю.И. Бродский, Н.Н. Оленев, Ю.Н. Павловский

Проблема устойчивого развития мирового сообщества (sustainable development) приобретает с течением времени все большее значение. Одним из подходов к ее анализу является разработка и исследование имитационных математических моделей, воспроизводящих демографические, экономические, социальные, информационные, экологические процессы в странах мирового сообщества на временах соизмеримых со временем жизни поколения (несколько десятков лет). Первые модели такого характера, оказавшие большое влияние как на формирование самого понятия об устойчивом развитии, так и на развитие имитационного математического моделирования, принадлежат Форрестеру [1] и Медоузу [2]. В настоящей статье обсуждаются различные аспекты разрабатываемой в Вычислительном центре РАН и на Кафедре устойчивого развития Московского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева эколого-социально-экономической имитационной модели, предназначенной для выявления возможных кризисных явлений, связанных с информационными процессами, экологией, исчерпанием планетарных ресурсов, пространственно-временными неоднородностями при развитии мирового сообщества на указанных выше характерных временах.

Эколого-социально-экономическая имитационная модель (ЭСЭИМ) и соответствующая ей проблемно-ориентированная имитационная система (проблемно-ориентированная имитационная система это совокупность компьютерных программных средств, поддерживающих эксплуатацию имитационной модели [3]) предназначены для воспроизведения на характерных временах, соизмеримых со временем жизни поколения (несколько десятков лет), процессов развития науки, образования, здравоохранения, демографического процесса, процесса общественного производства, инновационного процесса, т.е. процесса возникновения и внедрения новых технологий и новых потребительских товаров (или новых качеств в производимых товарах), информационного процесса, т.е. процесса сбора, обработки, хранения, передачи информации, процесса эволюции структуры потребления, процесса загрязнения окружающей среды. Предполагается разработать варианты модели, которые воспроизводят указанные процессы, как в масштабе отдельной страны, так и для группы стран с учетом их взаимного влияния друг на друга. Предполагается эксплуатировать модель в режиме выполнения имитационных экспериментов и имитационных игр для выявления условий, при которых обеспечивается устойчивое развитие стран на указанных характерных временах. Другими словами, с помощью модели предполагается выявлять возможные механизмы кризисных явлений, связанные с отсутствием должного согласования между перечисленными выше процессами. Предполагается разработать вариант имитационной игры, предназначенный для использования в учебном процессе в ВУЗах в рамках учебных курсов, связанных с тематикой "Устойчивое развитие". В настоящее время ведется программирование макета (быстрого прототипа) имитационной системы, в основе которого лежит упрощенный вариант модели. В статье дается общее представление о ЭСЭИМ и обсуждаются представления гуманитарного характера, возникшие в процессе разработки модели.

Математические и гуманитарные средства анализа и прогноза реальных явлений, систем, процессов

В основе разработки, о которой здесь идет речь, лежат определенные представления о соотношении математических и гуманитарных методов анализа и прогноза реальных явлений, процессов, систем. На эти представления существенное влияние оказали работы академика Н.Н. Моисеева [4]. В настоящем разделе они кратко характеризуются. Явления, процессы, системы, прогноз которых (в пределах практически необходимой точности) доступен в настоящее время средствам математического моделирования, предлагается называть «простыми». (Примером «простого» процесса является движение центра масс кометы Галлея в окрестности Солнца, если прогноз этого движения необходимо осуществить с точностью, позволяющей вывести ракету в окрестность кометы для выполнения фотоснимков ее ядра). Тогда те явления, процессы, системы, прогноз которых с необходимой практически точностью недоступен сейчас средствам математического моделирования, однако, этот прогноз может быть дан специалистами в соответствующей сфере деятельности экспертами, естественно называть «сложными». (Примером «сложного» процесса является прогноз развития болезни у пациента, выполняемый опытным врачом при назначении курса лечения.) Методы получения таких прогнозов предлагается называть «гуманитарными». Введенная терминология подчеркивает интуитивно очевидный аспект двойственности между математическими и гуманитарными методами анализа и прогноза. Возможно, она не вполне удачна, потому, например, что имеются процессы, прогноз которых доступен только математическим методам и недоступен гуманитарным, как это имеет место с прогнозом движения центра масс кометы Галлея, т.е. она не соблюдает «равенства» между «математическим» и «гуманитарным». Альтернативной терминологией является трактовка математических методов анализа и прогноза как «жестких», гуманитарных как «мягких».

Деление явлений, процессов, систем на «простые» и «сложные» (т.е. методов их анализа и прогноза на «жесткие» и «мягкие») не является исчерпывающим. Имеются явления, процессы, системы, прогноз которых недоступен в настоящее время ни математическим, ни гуманитарным средствам. Кроме того, граница между математическими и гуманитарными средствами анализа и прогноза явлений, процессов, систем не является неподвижной. По мере развития технологии математического моделирования некоторые явления, процессы, системы, ранее бывшие «сложными», т.е. недоступными этой технологии, превращаются в «простые»: математические методы анализа и прогноза как бы «вторгаются» в гуманитарную сферу.

Имеет место и противоположный процесс, т.е. процесс вторжения гуманитарных методов анализа и прогноза в математические. Во-первых, построению любой математической модели предшествует гуманитарная фаза анализа изучения явления, поскольку нужно «понимать» то, что подвергается математическому моделированию. Во-вторых, понятия и представления, возникшие в ходе математического моделирования, результаты математического моделирования, используются для прогноза явлений, процессов, систем, более сложных, чем те, которые непосредственно доступны математическим средствам. Например, как подчеркивалось выше, в формировании самого представление об устойчивом развитии мирового сообщества и о важности экологической составляющей этого развития большую роль сыграли модели Форрестера - Медоуза.

Отмеченные аспекты взаимного влияния гуманитарных и математических методов анализа и прогноза явлений, процессов, систем являются на самом деле лишь грубой моделью этого взаимодействия. В настоящее время гуманитарные прогнозы многих «сложных» процессов (в экономике, медицине, социологии и т.д.) «поддерживаются» целыми системами математических моделей. С другой стороны, любая из стадий технологии математического моделирования (составление, идентификация, верификация, эксплуатация математической модели [3]) предоставляет свои возможности для гуманитарного «понимания» моделируемого явления, процесса, системы и соответствующих прогнозов. Таким образом, граница между математическими и гуманитарными методами анализа и прогноза «размывается», причем, «в обе стороны». Этот процесс «размывания» границы между гуманитарным и математическим, между «жесткими» и «мягкими» средствами анализа и прогноза, является процессом формирования технологий анализа и прогноза, объединяющих возможности математических и гуманитарных методов исследования. Такие технологии, по нашему мнению, позволяют существенно расширить область реальных явлений, процессов, систем, которые поддаются адекватному прогнозу.

В настоящей статье излагаются некоторые представления гуманитарного характера, возникшие на первой стадии технологии математического моделирования стадии составления ЭСЭИМ. В процессе изложения некоторые высказанные выше положения конкретизируются и иллюстрируются. Изложению предшествует краткое описание характеристик, участвующих в модели и ее соотношений.

Целью ЭСЭИМ является моделирование эволюции виртуального мира, состоящего из стран. Каждая страна характеризуется распределением населения по возрасту и образованности. Учитываются три уровня образованности людей: люди с дипломом об окончании средней школы, люди с дипломом об окончании высшего учебного заведения и люди с дипломом об окончании аспирантуры. В соответствии с этим активное население стран делится на следующие социальные слои: рабочие, служащие, ученые. Экономика стран воспроизводится с помощью варианта макроэкономической модели, разработанной школой академика А.А. Петрова [7,12,16].

Учитываются следующие группы отраслей производства: добывающие отрасли, обрабатывающие отрасли, образовательная отрасль, отрасль здравоохранения, экологическая отрасль, информационная отрасль, наука, отрасль, производящая новые технологии, оборонная отрасль, т.е. отрасль, производящая вооружения, отрасли, производящие то, что принято называть "духовными ценностями" (религия, культура, искусство). Далее для краткости отрасли, производящие духовные ценности, будут называться "культурными отраслями", а то, что они производят будет именоваться словом "культура". Отметим, что употребляемое здесь словосочетание "отрасль производства" имеет нетрадиционное для математической экономики содержание. В ЭСЭИМ возможно также появление в процессе функционирования производственной структуры новых отраслей производства, производящих новые предметы потребления, которых не существовало в момент времени, соответствующий началу процесса имитации.

Добывающие отрасли извлекают природные ресурсы и подготавливают их для использования в других отраслях. Обрабатывающие отрасли производят "традиционные" предметы потребления. Образовательная отрасль производит "образованность" людей, необходимую при осуществлении производственных процессов во всех других отраслях в соответствии с действующими в них технологиями (см. далее описание технологий). Здравоохранение "производит" коэффициенты человеческой рождаемости и смертности (более точно зависимости этих коэффициентов от возраста, образованности и параметров, характеризующих степень загрязнения среды обитания). Экологическая отрасль собирает информацию о загрязнителях, выбрасываемых в окружающую среду в процессе производства, изучает их влияние на биосферу и здоровье людей, проектирует, производит и эксплуатирует очистные сооружения. Можно сказать, что экологическая отрасль производит параметры окружающей среды, влияющие на характеристики модели, связанные с людьми. Информационная отрасль производит средства сбора, обработки, хранения, передачи информации и саму информацию, являющуюся в ЭСЭИМ как предметом конечного потребления людей, так и продуктом, используемым в процессе производства во всех других отраслях. Наука производит новые знания о природе. Новые знания используются для производства новых технологий. Можно сказать, что новые знания являются "сырьем" для производства новых технологий.

В рамках ЭСЭИМ никакие вооруженные конфликты между странами имитировать не предполагается, т.е. заранее считается, что виртуальный мир, воспроизводимый ЭСЭИМ, развивается без вооруженных конфликтов. Поэтому можно считать, что оборонные отрасли стран производят их "безопасность". По своим связям с другими отраслями оборонная отрасль в ЭСЭИМ (как это ни парадоксально) родственна отраслям, производящим духовные ценности: и военная отрасль и религия, культура, искусство для производства своей продукции используют продукцию других отраслей, но их продукция в производственных процессах в других отраслях непосредственно не используется и эта продукция поэтому является в некотором смысле "чистым" потреблением. (На самом деле, продукция "культурных" отраслей, по крайней мере в "развитых странах", используется в производственных процессах других отраслей: достижение должной "культуры производства" невозможно без достаточной "общей" культуры людей, участвующих в производственном процессе. Аналогично, оборонная отрасль влияет на производство в мирных отраслях: некоторые технологии, возникающие в оборонной отрасли используются затем и для производства мирной продукции. Взаимосвязи, о которых здесь идет речь, изучены плохо и в ЭСЭИМ пока отражены быть не могут.)

В одной и той же отрасли могут использоваться несколько технологий. Технологии в ЭСЭИМ характеризуются, во-первых, количествами продуктов других отраслей производства, необходимых для обеспечения выпуска единицы продукта данной отрасли. Такие величины называются леонтьевскими коэффициентами [17]. Поскольку образование (обучение людей) в ЭСЭИМ является отраслью производства, то в эту систему величин входят трудозатраты людей различного уровня образованности, необходимые для производства единицы продукции данной отрасли. Таким образом, указанные трудозатраты являются в ЭСЭИМ леонтьевскими коэффициентами. Во-вторых, технологии в ЭСЭИМ характеризуются количеством природных ресурсов и количествами загрязнений, выбрасываемых в окружающую среду на единицу производимого продукта. Каждая технология в каждой стране характеризуется распределением мощности (максимального выпуска продукции) соответствующих данной технологии производственных фондов по возрасту (или, что то же самое, по времени ввода в строй этой мощности).

В модели фигурируют три типа экономических агентов: правительства стран, частные фирмы и домашние хозяйства. Правительства имеют средства в результате сбора налогов с прибылей фирм и зарплаты, получаемой в домашних хозяйствах. Правительство может направлять эти средства на инвестиции в различные отрасли экономики (в том числе на образование, здравоохранение, культуру), на пенсионное обеспечение, выплаты безработным, а также на оборону. Ставки налогообложения и распределение расходов по указанным статьям являются государственным управлением (т.е. внешними характеристиками, задаваемыми в рамках сценариев имитационных экспериментов или имитационных игр). Частные фирмы инвестируют в отрасли, а в пределах отрасли в технологии, приносящие прибыли. Эти технологии производит соответствующая отрасль, используя добытые наукой новые знания. Домашние хозяйства тратят получаемую заработную плату в соответствии со структурой потребления. Структура потребления в ЭСЭИМ это доля истраченных домашними хозяйствами заработанных средств на приобретение продукции отраслей производства (в том числе средства, истраченные на образование, здравоохранение, продукцию информационной отрасли, продукцию культурных отраслей).

Вычислительный процесс, определяющий прогностические (внутренние) характеристики модели, состоит из демографического блока, блока, вычисляющего выпуск продукции отраслями производства, блока, вычисляющего цены на продукцию отраслей производства и на труд людей с различной степенью образованности, экологического блока. Временной шаг модели равен году. Демографический блок рассчитывает распределение людей в странах по возрасту (в соответствии с коэффициентами рождаемости и смертности, зависящими от возраста, образованности, загрязнения окружающей среды; эти зависимости являются "выпуском" отрасли здравоохранения) и по образованности (в соответствии с выпуском отрасли образования см. ниже).

В блоке, вычисляющем выпуск продукции отраслями производства, реализуется расчет производственной демографии, т.е. выполняется вычисление возрастного распределения мощностей, соответствующих имеющимся технологиям. Мощности, соответствующие данной технологии, аналогично людям, "рождаются" в момент, отстоящий "на время строительства" от момента инвестиции, "стареют" в соответствии с интенсивностью эксплуатации, и "умирают", т.е. выводятся из процесса эксплуатации при достижении "возраста списания". Этот возраст вычисляется в модели. Затем в этом блоке вычисляется множества рентабельных технологий, т.е. таких, что цена на рынке (см. далее описание рынков) единицы продукции той отрасли, к которой относится данная технология, превосходит затраты на выпуск этой единицы. Затраты определятся по леонтьевским коэффициентам (сюда входят и трудозатраты) с учетом возрастной структуры соответствующих фондов. В эти затраты возможно включать плату за выбросы загрязнителей, что является одним из механизмов поддержки экологической отрасли (см. далее). Вычисленное множество рентабельных технологий позволяет определить спрос на рабочую силу различного уровня образованности (см. выше описание технологий). Фактический выпуск продукции в ЭСЭИМ осуществляют те технологии, которые обеспечены рабочей силой. Количество же рабочей силы вычисляется в демографическом блоке (см. выше описание демографического блока). Сопоставление спроса на труд, предъявляемого рентабельными технологиями, с его предложением, определяемым демографическим процессом, позволяет вычислить уровень безработицы или, наоборот, дефицит рабочей силы, что влияет на цену труда (см. далее). Определяются также производственные потребности каждой страны на продукцию всех отраслей, а тем самым, ее экспорт или импорт. Рынки продукции отраслей в ЭСЭИМ считаются мировыми, рынок труда свой для каждой страны.

Цены на продукцию отраслей на мировом рынке определяются в соответствии с вариантом известной модели рынка [7]. Именно, выпуски отраслей производства, работающих на мировой рынок, пополняют запасы соответствующей продукции на этом рынке. Спрос на продукцию отраслей предъявляют экономические агенты: правительства стран в соответствии с принятыми решениями о распределении своих расходов, частные фирмы в соответствии с решениями о своих инвестициях, домашние хозяйства в соответствии со структурой потребления. Цена единицы продукции отрасли зависит от знака и абсолютной величины скорости изменения запаса продукции этой отрасли на рынке. Аналогично описываются рынки труда. Миграцию населения (рабочей силы) из страны в страну предполагается вычислять в демографическом блоке с учетом миграционных законов и мер, предпринимаемых странами по защите своих рынков труда.

Охарактеризованная общая схема не распространяется на научную, образовательную, культурную и экологическую отрасли. В ЭСЭИМ рынок продукции научной отрасли отсутствует: считается, что продукция научной отрасли в стране пропорциональна количеству ученых в ней. На существующем уровне проработки ЭСЭИМ рынки услуг культурных отраслей не описаны, функционирование этих отраслей описывается на очень упрощенном уровне. Что касается образовательной отрасли, то ее. функционирование в ЭСЭИМ существенно отличается от остальных отраслей. Дело в том, что "с позиций ЭСЭИМ" образовательная отрасль (образовательные учреждения) продает не свою продукцию образованность людей, а информацию о зарплате и социальном статусе, которые будет иметь человек, получивший соответствующее образование (т.е. информацию о качестве своей продукции). Эта особенность образовательной отрасли делает рынок образовательных услуг отличным от рынка продукции всех других отраслей. В рамках ЭСЭИМ возможно, в принципе, описание этого рынка, однако разработка соответствующей модели выходит за рамки ресурсов, которыми располагает коллектив. В разработанном варианте модели выпуск образовательной отрасли считается пропорциональным государственным расходам и расходам домашних хозяйств на образование. Государственные расходы на образование являются в ЭСЭИМ внешними характеристиками, т.е. способ их конкретизации фиксируется в рамках сценариев имитационных экспериментов. Расходы домашних хозяйств на образование определяются в ЭСЭИМ структурой потребления. Обсуждению эволюции структуры потребления посвящен раздел 6 настоящей статьи. Специальный раздел также посвящен обсуждению экологических проблем и формированию экологической отрасли производства.

Как уже говорилось в начале данного раздела, ЭСЭИМ моделирует некоторый виртуальный мир. Задача вычислить с практически приемлемой точностью эволюцию характеристик какой-либо реальной страны или группы стран на характерных временах порядка жизни поколения в рамках ЭСЭИМ в настоящее время нереальна. Основным препятствием является отсутствие необходимой экзогенной информации. Например, нетрадиционное для современной математической экономики деление производственной структуры на отрасли (выделение образования, здравоохранения, информатики, экологии в отдельные отрасли), естественное, когда речь идет о характерных временах, соизмеримых со временем жизни поколения, приводит к тому, что в современной эконометрической литературе нельзя найти информации о леонтьевских коэффициентах, соответствующих этому делению. Кроме того, практически невозможно дать прогноз значений этих коэффициентов, соответствующих тем технологиям, которых сейчас нет, и которые появятся на указанных характерных временах. Одной из самых трудных проблем, связанных с разработкой ЭСЭИМ, которой будет далее посвящен специальный раздел, является конкретизация эволюции структуры потребления на временах порядка нескольких десятков лет. Еще одной проблемой является конкретизация объемов производств оборонных отраслей стран. Если заранее предполагается отсутствие в имитируемом мире вооруженных конфликтов, то это означает, что страны производят вооружения в объемах, обеспечивающих их безопасность, т.е. в имитируем мире имеет место ситуация стратегической стабильности. Но стратегическая стабильность может обеспечиваться при разных уровнях производства вооружений в странах, в частности, при нулевых. Какой именно уровень реализуется в реальности? Однозначного ответа на этот вопрос в настоящее время быть не может. Обсуждаемые проблемы это проблемы идентификации модели, т.е. определения внешних характеристик модели, которые в рамках модели считаются известными.

Тем не менее в рамках ЭСЭИМ можно надеяться выявить механизмы возникновения кризисных явлений, связанных с несогласованностью развития учитываемых процессов, с неравномерностью развития стран и предложить меры (политические, экономические, социальные, правовые) по их предотвращению. Предлагаемая в ЭСЭИМ структуризация производственного процесса позволяет на гуманитарном уровне высказать предположения о таких механизмах. Следующие разделы посвящены формулировке гипотез о механизмах возможных кризисных явлений, связанных с развитием науки, образования и с эволюцией структуры потребления, развитием информатики, загрязнением среды обитания. Эти гипотезы предполагается проверять, выполняя соответствующие имитационные эксперименты.

Развитие структуры общественного производства в настоящее время достигло такого состояния, при котором в число предметов труда необходимо включать информацию (под информацией здесь понимаются любые сведения о процессах, происходящих в природе и обществе), а в число орудий труда средства ее сбора, хранения, передачи, обработки.

Лишь небольшая часть информации, которая необходима для нормального функционирования современной производственной структуры, не требует для своего сбора и усвоения человеческого труда, а поступает к людям непосредственно через их органы чувств. Большая же часть информации, необходимой в производственном процессе, целенаправленно добывается, хранится, перерабатывается, передается с помощью современных технических средств и технологий, которые принято называть «высокими». Совокупность этих технических средств (компьютеры различных видов, средства интерфейса и коммуникации все то, что называется hardware) вместе с соответствующим программным обеспечением (то, что называется sotfware), а также вместе с информацией, хранящейся, передающейся, перерабатываемой, подготавливаемой для восприятия и использования с помощью как технических средств, так и программного обеспечения, будет для краткости называется в рамках данной статьи информатикой. Так же как и продукция большинства других отраслей общественного производства, продукция информатики частично потребляется в производственном процессе, частично является продуктом конечного потребления людей. (В развитых странах компьютеры сейчас бытовые приборы; люди потребляют информацию, когда утром развертывают газету, когда вечером смотрят новости по телевизору, когда рассматривают снимки ядра кометы Галлея и т.д.) [13].

В дальнейших рассуждениях используется высказанная в [11] гипотеза о том, что производительность труда в общественном производстве "в целом" линейно связана с показателями сложности производственной структуры, такими, как количество отраслей производства или номенклатура производимых товаров или номенклатура предметов потребления. Устойчивое развитие общественного производства на характерных временах, соизмеримых со временем жизни поколения, по-видимому, должно иметь две составляющие. Во-первых, должны увеличиваться объемы производства в соответствии с ростом населения. Простое увеличение объемов производства при фиксированной структуре производства и потребления не требует, вообще говоря, увеличения производительности труда. Если же увеличивается производительность труда, т.е. происходит внедрение высвобождающих труд более рентабельных технологий, то для бескризисного развития необходимо расширение структуры производства и потребления, т.е. появление новых потребительских товаров или новых потребительских качеств в имеющихся товарах. Появление новых товаров в структуре потребления или новых потребительских качеств в производимых товарах является механизмом согласования количества производимого с количеством потребляемого.

Особенность информатики, как отрасли общественного производства, состоит в том, что объем работы в информатике, необходимый для нормального функционирования производственного процесса, очень быстро со скоростью близкой к экспоненциальной, растет в зависимости от сложности производственной структуры, т.е. в зависимости от производительности общественного труда в целом. Некоторым обоснованием этого положения является тот факт, что многие задачи управления, допускающие математическую формализацию, требуют для своего решения количества арифметических операций экспоненциально зависящего от размерности задачи. Размерность же задачи характеризует сложность соответствующей структуры. (Размерность задачи межотраслевого баланса это количество отраслей производства в народном хозяйстве.)

Особенностью продукции информатики как продукта конечного потребления людей является то, что доля потребления этой продукции в структуре потребления людей, по крайней мере, в развитых странах, увеличивается и темпы этого увеличения достаточно высоки. Увеличение доли информации в структуре потребления тесно связано с процессом, который принято именовать «глобализацией».

Отмеченные обстоятельства определяют, по нашему мнению, особую роль информатики в развитии производственной структуры и делает возможными кризисные явления, связанные с несогласованность развития информатики, всей производственной структуры и эволюции структуры потребления. В настоящее время рост производства в информатике приблизительно на порядок превышает рост производства во всей производственной структуре. Аналогичная ситуация имеет место с ростом производительности труда в информатике и в производственной структуре в целом. Мощность компьютеров, являющаяся одним из показателей производительности труда в информатике, удваивается каждые полтора года. Этот рост определяется развитием науки и вложениями в производство новых технологий. Но могут возникнуть чисто внешние причины, которые будут снижать существующий в настоящее время рост информатики. Имеются, например теоретические пределы мощности компьютеров, связанные с ограниченностью скорости света. Если рост информатики уменьшится, то возможно уменьшение имеющегося сейчас роста производственной структуры в целом в силу отмеченной выше взаимосвязи между ростом информатики и ростом производственной структуры в целом и, как следствие, глобальный экономический кризис.

Кризисные явления, связанные с развитием информатики могут иметь и иную природу. Например, может произойти "информационное насыщение" структуры потребления, т.е. прекращение роста доли информатики в структуре потребления. Это будет означать глобальный кризис в сфере высоких технологий и, как следствие, кризис во всей производственной структуре в целом.

Образование и наука как отрасли общественного производства

Существенной особенностью разрабатываемой модели является то, что образование и наука (наряду с информационной отраслью) считаются в ЭСЭИМ отраслями общественного производства. (Имеется возможность упростить разрабатываемую модель путем агрегирования информационной отрасли (так, как она трактуется в ЭСЭИМ см. выше), науки и образования в единую отрасль общественного производства.) Отметим, что в гуманитарной сфере трактовка образования и науки как отраслей общественного производства является трюизмом. Автор хотел бы подтвердить этот факт первыми двумя случайно попавшимися ему на глаза в течении одного дня высказываниями политиков о науке и образовании.

В.В. Путин : "Конечно, образование сегодня, это признано практически всюду, наряду с наукой является по сути материализованным инструментом развития." [8]

А.И. Подберезкин: "Таков, например, глобальный процесс роста значения образования, превращение образования в ведущую производительную силу, в отрасль экономики, обладающую эффективностью, в том числе и рентабельностью." [9].

Как уже говорилось, в ЭСЭИМ считается, что наука производит новые знания, эти знания приводят к возникновению новых технологий в имеющихся отраслях производства и к возникновению новых предметов потребления и производящих их новых отраслей производства. Новые технологии в существующих отраслях уменьшают трудоёмкость имеющихся производств это основное условие их более высокой рентабельности. В то же время новые технологии для своего внедрения и использования требуют более высокого уровня образования и квалификации. Другими словами, новые технологии замещают неквалифицированный труд более квалифицированным, требующим большего уровня образованности работников.

На характерных временах порядка жизни поколения процессом появления и внедрения новых технологий и новых предметов потребления (или новых потребительских качеств в производимых товарах) пренебрегать нельзя. Именно поэтому науку и образование (обучение людей) с экономической точки зрения на этих характерных временах в рамках ЭСЭИМ следует считать отраслями производства. Продуктом образовательной отрасли является "образованность", т.е. знания и квалификация, необходимые для осуществления более высокотехнологичных производственных процессов. Очевидно, что научная отрасль производства в стране возможна только при достаточно развитой в этой стране образовательной отрасли. Таким образом, уровень развития науки и уровень образованности населения в стране определяет возможность возникновения и внедрения в ней новых технологий.

Хорошо известно, что уровень развития образования и науки в стране влияет на демографический процесс и на структуру потребления. С повышением уровня образования снижаются как коэффициенты рождаемости, так и коэффициенты смертности, что на характерных временах, соизмеримых со временем жизни поколения, ведет к "старению" населения и связанных с этим обстоятельством проблемам. Повышение уровня образования населения, далее, делает само образование предметом потребления, увеличивает потребление предметов, пользование которыми требует соответствующих знаний и квалификации, увеличивает долю потребления информации и долю культуры в структуре потребления и через рыночные механизмы (на временах порядка жизни поколения) влияет на производственный процесс. Кроме того, повышение уровня образования населения делает структуру потребления более "подвижной", более восприимчивой к новым предметам потребления или к новым потребительским качествам в производимых товарах.

Очевидным источником кризисных явлений могут быть неравномерности в экономическом развитии и в развитии науки и образования в станах мирового сообщества. Поскольку спрос на квалифицированную рабочую силу в тех странах, которые развиты хуже, меньше, чем в более развитых, возникнет тенденция перетекания квалифицированной рабочей силы из менее развитых стран в более развитые (так называемая утечка мозгов). В масштабе всего мирового сообщества перетекание квалифицированной рабочей силы (в частности, ученых), несмотря на механизм заимствования новых технологий [12], может привести к порождающему неустойчивость расслоению стран на два класса . процветающих и нищенствующих [10].

Таким образом, эволюция производственной структуры, изменения с течением времени выпусков продукции в отраслях производства, рост населения, эволюция его возрастной структуры и образованности, эволюция структуры потребления взаимосвязаны и должны быть некоторым образом согласованы. Для иллюстрации высказанного положения приведем простейшие умозрительные примеры отсутствия такого согласования. Ясно, например, что в изолированной стране при условии фиксированной структур производства и потребления общий рост объемов производства должен быть согласован с ростом населения. Если рост объемов производства отстает от роста населения, страна нищает и деградирует. Если, при фиксированных структурах производства и потребления рост объемов производства обгоняет рост населения, то периодически будут возникать ситуации "перепроизводства" и соответствующие им кризисные состояния экономики, характеризуемые высокой безработицей. Последняя ситуация будет возникать, например, тогда, когда новые технологии будут лишь увеличивать производительность труда в имеющихся отраслях производства, не приводя к изменению ее структуры и появлению новых потребительских товаров или новых потребительских качеств в выпускаемых товарах.

Отсюда следует, в свою очередь, что инновационный процесс, рост производительности труда, изменение структуры производства, появление новых потребительских товаров или их новых качеств должны быть согласованы с эволюцией структуры потребления. На структуру потребления людей, однако, влияют большое количество самых разнообразных факторов и обстоятельств. Имеются, например, механизмы, сохраняющие структуру потребления людей. Эти механизмы имеют многоуровневый характер. На самом "верхнем" уровне, структура потребления связана с «системами ценностей», которые приняты и поддерживаются в социальных средах стран. На самом "нижнем" уровне, она поддерживается воспитанием детей в семьях. Механизмы, сохраняющие структуру потребления, действуют тем сильнее, чем меньше уровень образования и уровень культуры в семьях. (В горных районах Чечни до сих пор элементом структуры потребления в домашних хозяйствах является труд рабов. Между первой и второй чеченскими войнами в Грозном действовал рынок рабов.) Наиболее консервативной частью в структуре потребления является та, которая относится к потреблению продукции отраслей, производящих духовные ценности, т.е. к религии, культуре, искусству. Эту составляющую структуры потребления поэтому можно назвать ее фундаментом. Остальные ее составляющие связаны с этим фундаментом. Обсуждение характера этих взаимосвязей выходит за рамки статьи. Отметим только, что попытки резкого изменения фундаментальной составляющей структуры потребления будут (рано или поздно) приводить к кризисным состояниям в развитии стран и, возможно, всего мирового сообщества.

Вместе с механизмами, сохраняющими структуру потребления людей, имеются также механизмы, вызывающие ее эволюцию. Эти механизмы также разнообразны и сложны. По нашему мнению, некоторые аспекты политических, социальных, экономических коллизий, имеющих место в современном мире, можно сформулировать с помощью обсуждаемых здесь представлений об эволюции структуры потребления. Например, структура потребления в СССР, в сущности, планировалась, т.е. навязывалась гражданам государством, а информационная и культурная составляющая этой структуры подвергалась тотальному контролю со стороны государства. В частности, тысячелетняя религиозная составляющая культуры была в большой мере исключена из структуры потребления граждан СССР. Внутреннюю политику движения "Талибан" можно охарактеризовать как назязывание народу Афганистана структуры потребления (характеризуемой практически полным исключением из этой структуры продукции информационной отрасли), сформировавшейся у представителей этого движения в результате полученного ими (на деньги Саудовской Аравии и США?) очень специфического образования. При этом уничтожаются принадлежащие этому народу (и всему человечеству) тысячелетние культурные ценности, которые "не вписываются" в навязываемую структуру. Разработка в США национальной противоракетной обороны в той мере, в которой она будет способствовать формированию однополюсной геополитической структуры во главе с США, будет иметь аспект навязывания странам мирового сообщества сформировавшейся в течение последнего столетия североамериканской структуры потребления ("американского образа жизни"). При этом будут поставлены под угрозу принадлежащие странам, попавшим в сферу влияния США, тысячелетние национальные культуры, поскольку они не выдержат экономического соревнования с массовой американской поп - культурой. Это неизбежно будет вызывать протесты, реализуемые в разнообразных формах, тем более крайних, чем менее образованы протестующие. Внутренняя природа этих протестов угроза разрушения «образа жизни», к которому люди привыкли с детства и, что самое существенное, угроза разрушения "культурного фундамента" на котором покоится этот образ жизни. И так далее.

Авторы не являются ни социологами, ни политологами, ни специалистами по международным отношениям. Приведенные оценки специально носят "разрозненный" характер. Возможно, в них имеются элементы преувеличения, утрирования. Они высказаны здесь для того, чтобы продемонстрировать, каким образом понятия и представления, возникшие в ходе разработки математической модели, могут, в принципе, генерировать гуманитарную позицию, точку зрения, с которой делается анализ сложных явлений.

На временах, соизмеримых со временем жизни поколения, пренебрегать эволюцией структуры потребления нельзя. Поэтому в ЭСЭИМ эту эволюцию необходимо задавать "внешним" образом на основе гуманитарных представлений о механизмах ее формирования. Это обстоятельство конкретизирует один из аспектов взаимосвязи между математическими и гуманитарными средствами анализа и прогноза сложных явлений. В данном случае для того, чтобы получить прогноз развития сложного явления математическими средствами, необходим прогноз некоторых сторон этого явления, который может быть выполнен только гуманитарными средствами.

Экологическая отрасль и структура потребления

Развитие структуры общественного производства в настоящее время достигло такого состояния, когда охрану среды обитания необходимо считать отраслью общественного производства [13]. Чистая среда обитания один из видов материальных благ, который нужно производить примерно так, как и все остальное: собирать данные о различных антропогенных загрязнителях, изучать их влияние на биосферу и здоровье людей, разрабатывать и внедрять безотходные технологии, проектировать, строить и эксплуатировать очистные сооружения. Эта отрасль должна производить те параметры окружающей среды, которые обеспечивают людям комфортные условия существования. Она по характеру своих связей с другими отраслями аналогична отраслям, производящим духовные ценности: экологическая отрасль использует в процессе производства продукцию других отраслей, но ее продукция является "чистым" потреблением.

Развитие индустрии охраны среды связано с потребностью людей дышать чистым воздухом, иметь чистые моря, озеры, реки, иметь здоровое потомство. Поэтому вопрос о развитии индустрии охраны среды обитания или, другими словами экологической отрасли производства это вопрос об эволюции структуры потребления людей и изменении структуры производства, соответствующей этой эволюции [13]. В идеале экологическая отрасль придает производимым товарам новое потребительское качество, которое состоит в том, что в процессе производства данного товара среда обитания не загрязняется. Но это новое потребительское качество, в отличие от остальных "непосредственно не ощущается". Поэтому необходимы специальные механизмы, реализующие "экологическую" часть структуры потребления. Эти же механизмы должны обеспечивать рентабельность экологической отрасли. Одним из примеров такого механизма является введение квот на выбросы загрязнителей и образование рынка таких квот. Необходимо отметить, что попытку реализовать этот механизм на межгосударственном уровне следует признать неудачной. В рамках ЭСЭИМ возможен анализ, и, до определенной степени, испытание некоторых механизмов такого сорта, на что выше уже обращалось внимание.

Итак, структуризация производственного процесса, предлагаемая в ЭСЭИМ, т.е. конкретизация характеристик модели и описание на самом общем уровне ее соотношений позволяет высказать предположения о механизмах возможных кризисных явлений, связанных с несогласованностью развития науки, образования, инновационного процесса, эволюции производственной структуры и структуры потребления, загрязнением среды обитания, неравномерным развитием стран. Выполненный анализ позволяет сделать некоторые оценки.

Кажется, что ключевым процессом, воздействуя на который можно ликвидировать или, по крайней мере, смягчить возможные кризисные явления, о которых шла речь выше, и обеспечить устойчивое развитие мирового сообщества, является образование. Повышение уровня образования делает людей более терпимыми к другим системам ценностей, делает структуру потребления более «подвижной», более приспособляемой к изменению условий жизни, более восприимчивой к новым предметам потребления. Увеличение уровня образования повышает долю потребления услуг здравоохранения, услуг образовательной отрасли, долю потребления продукции культурных отраслей, долю потребления продукции информатики в структуре потребления.

То, что находящиеся у власти политики в демократических странах, хорошо понимая значение образования (см. выше), мало что делают для его развития, естественно: характерное время пребывания политика у власти в демократических странах много меньше, чем характерное время появления эффекта от развития образования это характерное время соизмеримо со временем жизни поколения. Отмеченные выше особенности образовательной отрасли, которая продает не свою продукцию, а информацию о ней, делает частные инвестиции в эту отрасль малопривлекательными. Поэтому развитие образования следует считать проблемой, выходящей как за раночные, так и за национальные рамки. Решение этой проблемы должно стать главной стратегической линией в действиях наднациональных организаций, в частности, ООН.

Проблема исчерпания планетарных ресурсов, главная часть которой исчерпание запасов нефти и газа, с позиций ЭСЭИМ является научно-технологической. По мере исчерпания определенных видов ресурсов должны появляться не использующие эти ресурсы новые технологии. "Сырьем" для производства новых технологий являются новые знания, производимые наукой. Развитие науки поэтому повышает жизнеспособность производственной структуры, обеспечивает ее приспособление к разным обстоятельствам.

Один из аспектов экологической проблемы, как отмечалось выше, состоит в придании производимым товарам нового потребительского качества «экологической чистоты». Для этого необходимо создавать технологии, уменьшающие выбросы загрязнителей. В этом аспекте она аналогична проблеме исчерпания природных ресурсов и для ее решения необходимо соответствующее развитие науки.

Другой ее аспект состоит в проектировании, испытании и введении в действие механизмов, обеспечивающих включение потребительского качества экологической чистоты, содержащейся в производимых товарах, в структуру потребления людей. Для этого необходимо разработать специальную систему мероприятий. Элементами этой системы могут быть:

Имитационные эксперименты в рамках ЭСЭИМ, возможно, позволят уточнить (подтвердить или опровергнуть), конкретизировать возникшие представления и оценки. Из сказанного выше ясно, что разработка и идентификация ЭСЭИМ требует участия экспертов гуманитарной ориентации экономистов, социологов, науковедов, политологов. Разрабатываемая модель предъявляет требования к эконометрике: для того, чтобы идентифицировать модель, т.е. определить ее внешние величины, необходимо выполнять измерения величин, которые сейчас не измеряются, и выполнять обработку измеренных величин, которая сейчас не делается. Результаты имитационных экспериментов в рамках ЭСЭИМ должны оцениваться также экспертами гуманитарного профиля.

Все, о чем шла речь выше, имеет политологический аспект. Устойчивое развитие мирового сообщества не может быть обеспечено вне сферы политики, потому что именно политики в конце концов должны принимать решения, обеспечивающие устойчивое развитие. Для этого необходимо, в частности, чтобы аналитические структуры при политиках имели достаточный уровень образования и владели всеми методами и средствами, с помощью которых возможно дать прогноз кризисных явлений. В связи с этим еще раз хотелось бы обратить внимание на наличие тенденций, сохраняющих структуру потребления людей и в особенности культурную составляющую этой структуры, являющуюся ее фундаментом. Изменить бомбами фундаментальную составляющую структуры потребления нельзя. Ее можно изменить только повышением уровня образования.

1. Форрестер Дж. Мировая динамика. М.:Наука. 1978. 168с.

2. Meadows D.L. et al. Dynamics of Growth in a Finite World. Cambrige, Mass. Whright Allen Press Inc.,1974.

3. Павловский Ю.Н. Имитационные модели и системы. М.: Фазис. 131с.

4. Моисеев Н.Н. Идеи естествознания в гуманитарной науке: о единстве естественнонаучного и гуманитарного знания//Человек. 1992. Вып. 2. С. 5-16.

5. Павловский Ю.Н. Математический и гуманитарный анализ механизма ядерного сдерживания// Вестник РАН. № 4, 2000. С. 195-202

6. Моисеев Н.Н., Александров В.В., Тарко А.М. Человек и биосфера. Опыт системного анализа и экспериментов с моделями. М.: Наука. 1985. 385 с.

7. Петров А.А., Поспелов И.Г., Шананин А.А. Опыт математического моделирования экономики. М.: Энергоатомиздат. 544с

9. НГ-СЦЕНАРИИ Ежемесячное приложение к Независимой газете. № 5(61), 16 мая 2001 г.

10. Моисеев Н.Н. Агония России: Есть ли у нее будущее. Попытка системного анализа проблемы выбора. Зеленый мир. 1996. № 12, с. 6-15.

11. Моисеев Н.Н., Павловский Ю.Н. Информатика как отрасль народного хозяйства: особенности, темпы и тенденции развития// Экономика и математические методы. 1986, № 5.

12. Ташлицкая Я.М., Шананин А.А. Многоукладность технологической структуры и влияние транзакционных издержек на распространение инноваций. // Математическое моделирование. Т.12, №12, 2000. С.24-34.

13. Павловский Ю.Н. Экологический контроль составная часть индустрии// Вестник РАН. № 2, 1993. С.29-38.

14. Староверов О.В. Азы математической демографии. М.: Наука. 1997. 159с.

15. Капица С.П. Общая теория роста человечества. М.: Наука. 1999. 190с.

16. Оленев Н.Н., Решетцева Е.В., Саранча Д.А. Модель взаимодействия демографических и экономических процессов (рождаемость, образованность, благосостояние). М.: ВЦ РАН. 1997. 26с.

17. Леонтьев В.В. Экономические эссе. Теория, исследования, факты и политика: Пер. с англ../ Под. ред. С.С. Шаталина, Д.В. Волового М.: Политическая литература. 1990. 415 с.

18. Белотелов Н.В. Устойчивое развитие и интегрированные модели. В кн. Открытое общество и устойчивое развитие: местные проблемы и решения. Зеленоград. 1999. 64-65.

Бродский Юрий Игоревич - старший научный сотрудник Вычислительного центра Российской академии наук (ВЦ РАН), кандидат физико-математических наук.

Оленев Николай Николаевич - старший научный сотрудник ВЦ РАН, кандидат физико-математических наук.

Павловский Юрий Николаевич - главный научный сотрудник, член-корреспондент РАН, академик РАЕН, доктор физико-математических наук, профессор.