Пределы роста. 30 лет спустя

Структура модели WorldЗ

Каковы основные взаимосвязи в системе? Основные контуры обратных связей относятся к численности населения и промышленному капиталу, которые мы описали в гл. 2. Эти контуры показаны на рис. 4.4. Они отражают возможность экспоненциального роста капитала и численности населения, если доминируют положительные обратные связи (рождаемость и инвестиции), и к уменьшению, если доминируют отрицательные обратные связи (смертность и амортизация). Если же контуры сбалансированы, то численность населения и капитал могут стабилизироваться.

На диаграммах обратных связей, подобных той, что показана на рис. 4.4, стрелки отображают влияние одной переменной на другую — за счет физического или информационного потока. Все наши предположения можно описать, просто идя по стрелкам в рамках контура.

Рис. 4.4. Контуры обратных связей, определяющих рост численности населения и величины капитала

Например, «С ростом промышленного капитала увеличивается производство промышленной продукции. Изменение в производстве продукции ведет к изменению объемов инвестиций. С ростом инвестиций увеличивается промышленный капитал». Природа и степень воздействия на нее на этих диаграммах не показаны, хотя в полной модели World3 соответствующие математические уравнения, конечно, должны быть. Направление стрелок по часовой или против часовой стрелки никакого значения не имеет. Важен смысл, заключенный в контурах обратных связей.

Основные контуры обратных связей в модели World3 описывают рост численности населения и промышленного капитала. Два контура с положительной обратной связью, включающие в себя рождаемость и инвестиции, генерируют экспоненциальный рост численности населения и капитала. Два контура с отрицательной обратной связью, включающие смертность и амортизацию (выбывание) капитала, стремятся оказать регулирующее воздействие на экспоненциальный рост. Относительная мощность различных контуров зависит от многих факторов в системе.

Прямоугольниками на схеме показаны совокупность объектов с общими свойствами. Это могут быть важные физические величины, такие как численность населения, количество заводов, загрязнение окружающей среды. Или они могут отображать невещественные ресурсы, например, объем накопленных знаний, устремления, технологические разработки. Указанные совокупности в системе изменяются достаточно медленно, поскольку они связаны с относительно долгоживущими объектами или информацией. В каждый момент времени значение совокупности отображает итоговое влияние от всех потоков за весь изучаемый период: разность между входящими и выходящими потоками. Количество действующих заводов, численность населения, количество загрязнителей, оставшиеся запасы невозобновимых ресурсов в недрах планеты, площади обрабатываемых земель — все эти и многие другие переменные в системе World3 являются совокупностями. Они определяют ограничения и возможности модели системы в каждый рассматриваемый момент времени.

Контуры обратных связей на схемах отмечены знаком «плюс» (+), если они являются положительными, усиливающими, генерирующими экспоненциальный рост или экспоненциальное уменьшение определенного параметра. Контуры отмечены знаком «минус» (-), если они отрицательные, стабилизирующие, оказывающие противоположное воздействие на изменение параметра или пытающиеся привести систему к равновесию.

Некоторые из взаимосвязей численности населения и капитала в модели World3 показаны на рис. 4.5. Промышленный капитал позволяет получить промышленную продукцию, которая включает в себя множество видов изделий. Часть из них направляется на вход в аграрный сектор — например, пестициды, удобрения, оросительные насосные установки и т. п. Потоки, поступающие в этот сектор, следует увеличить, если производство продуктов питания на душу населения падает ниже желаемого уровня, который отображает соотношение между рыночным спросом и нерыночными (как правило, социальными, государственными) программами, направленными на обеспечение населения продовольствием, с одной стороны, и изменениями в уровне индустриализации общества, с другой. Входные потоки, поступающие в аграрный сектор, а также площадь возделываемых земель позволяют определить количество производимого продовольствия. На производство продуктов питания влияет также уровень загрязнения окружающей среды, который, в свою очередь, определяется масштабами промышленной и сельскохозяйственной деятельности. Производство продуктов питания на душу населения и уровень загрязнения, в свою очередь, влияют на коэффициент смертности.

На рис. 4.6 показаны основные связи в модели World3 между численностью населения, промышленным капиталом, капиталом сферы

Рис. 4.5. Контуры обратных связей, определяющих численность населения, промышленный капитал, деятельность аграрного сектора и уровень загрязнения окружающей среды

Некоторые из взаимосвязей между численностью населения и промышленным капиталом проходят через сельскохозяйственный капитал, площади возделываемых земель и уровень загрязнения. Каждая стрелка отображает причинную связь, которая может быть положительной или отрицательной, иметь малый или большой срок запаздывания, в зависимости от начальных условий, заданных при каждом прогоне модели.

обслуживания и невозобновимыми ресурсами. Часть промышленной продукции принимает форму капитала сферы обслуживания — это жилые дома, школы, больницы, банки и все, что находится внутри них. Эти средства инвестированы в сектор обслуживания, чтобы увеличить капитал этой

Рис. 4.6. Контуры обратных связей численности населения, промышленного капитала, капитала сферы услуг и запасов невозобновимых ресурсов

На численность населения и промышленный капитал также влияют капитал сферы услуг (здравоохранение, образование и т. п.) и запасы невозобновимых ресурсов.

сферы. Продукция, производимая капиталом сферы обслуживания, — это услуги, и если разделить их на численность населения, то мы получим количество услуг на душу населения. Услуги здравоохранения позволяют уменьшить смертность населения. Образование и планирование семьи позволяют снизить рождаемость. Увеличение промышленного капитала на душу населения тоже приводит к снижению рождаемости, это эффект изменения распределения занятости, который проявляется после определенного периода запаздывания. Чем дальше продвинулась индустриализация в стране, тем дороже обществу обходится рождение и воспитание детей, и тем менее выгодными становятся многодетные семьи. Поэтому желаемый размер семьи уменьшается и рождаемость снижается.

Производство каждой единицы промышленной продукции вызывает расход невозобновимых ресурсов. Включенный в модель процесс совершенствования технологий приводит к тому, что количество ресурсов, необходимых для производства единицы промышленной продукции, постепенно уменьшается, при том что все остальные параметры остаются прежними. Однако модель не позволяет промышленности производить материальную продукцию «из воздуха», из ничего. По мере уменьшения запасов невозобновимых ресурсов эффективность капитала ресурсодобывающей отрасли падает: каждая единица капитала позволяет получить все меньше и меньше конечной продукции — невозобновимых ресурсов — для промышленного сектора. По мере расходования ресурсов качество еще не добытых ресурсов снижается. Предполагается, что самые богатые и близко расположенные месторождения люди обнаруживают и эксплуатируют первыми. Разработка остальных месторождений потребует больших затрат капитала и энергии для того, чтобы извлечь из недр, переработать и перевезти к месту потребления единицу конечной продукции — тонну меди, баррель нефти и т. п. В кратковременной перспективе с этими тенденциями можно бороться за счет усовершенствования технологий, но в долговременной перспективе они служат ограничением физического роста.

Зависимость между остающимися запасами ресурсов и количеством капитала, необходимого для их добычи, имеет совершенно нелинейный характер. Качественный вид кривой показан на рис. 4.7. На графике показано количество энергии, необходимой для добычи и переработки железа и алюминия при разном содержании конечного компонента в руде. Энергия — это, конечно, не сам капитал. Точное количество капитала, задействованного в добывающей отрасли, определить очень сложно. Однако количество энергии, необходимой для добычи, в достаточной степени характеризует объем капитала, который должен быть вложен в отрасль. Чем беднее руда, тем больше породы придется поднимать на поверхность в расчете на тонну конечного продукта. Руду придется измельчать, затратить больше усилий, чтобы разделить ее на составляющие, в отвал пойдет огромное количество пустой породы. На всех этапах производства требуется применение тяжелого оборудования, а ему необходима энергия. Чем больше энергии и капитала нужно ресурсодобывающей отрасли, тем меньше инвестиций останется для других отраслей экономики. Прочие же параметры остаются прежними.

Рис. 4.7. Энергия, необходимая для производства чистого металла из руды

Чем меньше содержание металла в руде, тем больше энергии необходимо для его извлечения. (Источник: N.J. Page and S.C. Creasey.)

Схема всех взаимосвязей, на которых построена модель World3, иллюстрирует все наши предположения; она приводится на компакт-диске вместе с моделью World3, где содержится гораздо более подробная информация о каждом из 11 сценариев.

Чтобы понять, как работает модель и каковы основные сценарии, совсем не обязательно детально разбираться в каждой взаимосвязи между параметрами. Важно понять суть основополагающих особенностей модели:

Процессы роста

Пределы

Запаздывания

Процессы разрушения (эрозии)

Процессы роста численности населения и капитала мы уже описали в гл. 2, в гл. 3 дали подробную информацию о пределах окружающей среды в «реальном мире». Теперь опишем пределы так, как они представлены в модель World3. А затем расскажем о запаздываниях и процессах эрозии, которые мы тоже включили в модель.

Читая эту главу, читателю стоит постоянно помнить важную вещь: какие факторы и при каких условиях делают компьютерную модель похожей или наоборот, отличной от «реального мира» с его населением и экономикой того мира, который вы знаете по собственным умозрительным моделям. Обнаружив расхождения, вы столкнетесь с теми же вопросами, которые постоянно стоят перед создателями модели. Какая из двух моделей — World3 или ваша собственная — полезнее для размышлений о будущем? Существует ли какой-нибудь тест, который позволил бы понять это? Если компьютерная модель полезнее, то какие ее особенности вы могли бы внести в собственную умозрительную модель, чтобы ваше представление о глобальных проблемах стало реалистичным, а ваши действия — эффективными?