Инновационная сложность
Шрифт:
Режимы с обострением описывают восходящие этапы процессов эволюции во всех без исключения системах: физических, биологических, экономических, социальных и др. и обладают огромной общностью. Действительно, режимы с обострением возникают в нелинейных открытых диссипативных системах с положительными обратными связями, таких как автокаталитические реакции в химии, биологические экосистемы, многие экономические и социальные системы, в том числе мировое сообщество людей – глобальная Мир-Система и многие другие. Процессы конкуренции в этих системах ответственны за формирование положительных обратных связей. Главной движущей силой социально-экономической эволюции была положительная обратная связь между численностью населения и уровнем развития технологий. Именно эта связь обусловила сверхбыстрый рост в режиме с обострением, как общего числа людей, так и целого ряда экономических показателей.
График развития в режиме с обострением изображен на рис. 1. Здесь функция N (t) – это некоторый интегральный показатель системы, например, общая численность людей, если рассматривать эволюцию мирового сообщества, или – число разных типов клеток, если брать биологическую эволюцию, и т. д.
Рис. 1. Режим с обострением
Как видно из рисунка, развитие в режиме с обострением можно условно разделить на три стадии: квазистационарную стадию -1, или стадию медленного роста, когда прирост функции заметен только на очень больших промежутках времени; стадию быстрого роста – 2, и стадию взрывного развития – 3. То есть эволюция в таком режиме идет с ускорением, длится лишь конечное время и всегда заканчивается взрывом, коллапсом вблизи точки сингулярности. В реальности до коллапса дело не доходит, система переживает сильнейший кризис, сопровождающийся качественными изменениями, и начинается новый цикл развития обновленной системы.
Для иллюстрации рассмотрим эволюцию общества. В Мир-Системе закон гиперболического роста (1) как основной тренд действовал на протяжении всей истории человечества, по некоторым оценкам более млн. лет, вплоть до 70-х годов прошлого века. На квазистационарной стадии развития прирост населения был крайне мал и заметен только на больших промежутках времени. Переход к ускоренному росту произошел в эпоху неолита. В последние двести лет наблюдалось особенно резкое увеличение численности населения Земли, которое было охарактеризовано как демографический взрыв. Однако, дело не дошло до того, что человечество в целом стало страдать и вымирать от перенаселения и нехватки продуктов, как предсказывал Мальтус. Культурное и научное развитие привело к резкому снижению рождаемости, которое стало причиной происходящего в настоящее время демографического перехода к постоянной численности людей. Демографический переход – это индикатор революционных преобразований в Мир-Системе, ведущих человечество к новому типу развития и витку эволюции. Демографический переход – это отклик системы на демографический взрыв, преодолевающий точку сингулярности.
В общем случае можно утверждать, что вблизи точки сингулярности система впадает в тяжелый глобальный системный кризис, из которого она или выходит обновленной и вступает на новый цикл развития, что сейчас пытается осуществить человечество, или система гибнет.
Режимы с обострением могут описывать как основной тренд развития системы, так и отдельные этапы эволюции. В режиме с обострением развивается не только вся система, как целое, но составляющие ее подсистемы, находящиеся на разных иерархических уровнях. Поднимаясь на междисциплинарный уровень и отвлекаясь от конкретной природы системы, можно установить общие законы эволюции нелинейного мира, через призму развития в режиме с обострением пространственных структур.
Некоторые основные понятия и законы эволюции структур, развивающихся в режиме с обострением, были сформулированы С. П. Курдюмовым и в дальнейшем развиты в работах с Е. Н. Князевой [153] . Это, во-первых, понятие собственных функций нелинейной среды – строго определенного, дискретного набора пространственных структур, которые могут формироваться и развиваться в данной нелинейной среде. Во-вторых, это понятие темпомира структуры, связывающего возраст структуры со скоростью (темпом) ее развития. В-третьих, это принцип нелинейного синтеза, или коэволюции, объясняющий, как простые структуры разного возраста могут объединяться в единую сложную структуру.
153
Князева Е. Н., Курдюмов С П. Антропный принцип в синергетике // Вопросы философии. 1997. № 3. С. 62–79; Князева Е. Н., Курдюмов С. П. Синергетика: нелинейность времени и ландшафты коэволюции. М.: КомКнига, 2007. 272 с. Изд. 2, 2011.
Любая нелинейная среда обладает лишь конечным, как правило, небольшим набором структур, имеющих строго определенную пространственную конфигурацию (архитектуру), которые могут в ней длительное время существовать и (самостоятельно) развиваться без дополнительных затрат энергии на удержание и на управление. Они были названы С. П. Курдюмовым собственными функциями нелинейной среды (СФ). СФ являются наиболее устойчивыми образованиями (или формами), к которым эволюционируют процессы в диссипативной среде, то есть они играют роль аттракторов для всех прочих. Одной из главных характеристик структуры, развивающейся в режиме с обострением, является ее момент обострения. Чем ближе к моменту обострения, тем быстрее происходит рост структуры. Это означает, что структуру с меньшим моментом обострения, никогда не сможет догнать структура, у которой он больше, разрыв между ними увеличивается все быстрее и быстрее, и на стадии взрывного роста первой структуры, вторая – фактически застывает, не развивается по сравнению с первой. Говорят, что эти структуры живут в разных темпомирах. Живущие в разных темпомирах структуры – это структуры, находящиеся на разных стадиях развития, или имеющие разный уровень развития. Время обострения простой структуры определяется ее высотой, чем больше высота, тем быстрее развивается структура, и тем меньше остается ей жить. Простые структуры, имеющие разную высоту, а значит и разные моменты обострения, казалось бы, не могут быть объединены в сложную структуру, имеющую единый для всех ее частей момент обострения. Однако это не так. Сложные СФ, имеющие несколько локальных максимумов, как раз представляют собой такие структуры – они являются объединением простых структур с разными максимумами в единую структуру, при котором все части структуры развиваются синхронно в одном темпомире. Это и есть выдвинутый С. П. Курдюмовым принцип объединения простых структур в сложные. Совокупность всех сложных СФ, развивающихся в одном темпомире, представляет собой организацию нелинейной среды. Правила объединения простых структур в сложные Сергей Павлович называл правилами нелинейного синтеза или конструктивными принципами коэволюции. Поиск конструктивных принципов коэволюции сложных структур мира, их определение и осмысливание является одним из наиболее важных исследовательских результатов научной школы Курдюмова.
Из идеи существования для каждой нелинейной среды строго определенного набора структур-аттракторов, или СФ нелинейной среды можно извлечь много интересных выводов и приложений. Отсюда вытекает и новый подход к управлению, новый подход к образованию, и идея о точном резонансном воздействии и др. Например, вместо того, чтобы силовым образом поддерживать некоторую структуру (организацию) несвойственную данной нелинейной среде, затрачивая много энергии на ее управление, можно пойти другим путем. Надо изменить саму среду, создать другие условия, при которых данная структура будет естественной для новой среды, сама «приживется» и начнет развиваться. Если имеется несколько структур-аттракторов, то, зная их набор, можно выбрать предпочтительную СФ и ее сформировать, то есть резонансно возбудить, тогда именно она будет развиваться в нелинейной среде. В этом положении скрыта идея о слабых воздействиях на среду, приводящих к большим результатам, или эффективном управлении при энергетически малых затратах.
Еще одна новая глубокая мировоззренческая идея, многие годы развиваемая С. П. Курдюмовым, касалась связи времени и пространства. Она непосредственно опиралась на математическое описание процессов, идущих в режиме с обострением. Собственные функции, являющиеся аттракторами нелинейной среды, описываются автомодельными решениями, для которых есть связь пространства и времени через инварианты. Значит, анализируя пространственную конфигурацию такого рода сложной эволюционирующей структуры сегодня, можно узнать, как она развивалась в прошлом, и что будет происходить с этой структурой в будущем. Так, для глобальной системы человечества, прошлое олицетворяют народы, живущие на периферии цивилизации, такие, как аборигены Австралии и некоторые племена, живущие в недрах Африки и Азии, находящиеся до сих пор на неолитической или даже палеолитической стадии развития. А, примером будущего экономического развития для многих стран, является Япония и США, находящиеся в центре цивилизации, с их далеко ушедшими вперед технологиями и производительностью труда.
Важнейшим свойством структур-аттракторов, развивающихся в режиме с обострением, для понимания законов эволюции нелинейных систем, является метастабильная устойчивость. Все сложные структуры являются метастабильно устойчивыми структурами. На ранних стадиях эволюции они могут формироваться (например, из «обломков» прежних структур), и затем долго существовать, сохраняя свою архитектуру, но распадаются при возмущениях, превышающих критические. Чем сложнее структура, тем меньше время ее существования, тем быстрее она разваливается. Развал сложной структуры имеет статистический характер, поскольку зависит о величины случайных возмущений и места их внесения. Наиболее чувствительна к возмущениям структура в центре, и наименее – на периферии.
Метастабильнылли структурами являются все социальные, экономические, политические объединения и организации, которые возникают в обществе на разных иерархических уровнях. Это империи, государства, города, экономические союзы и политические блоки. Развитие их неустойчиво и непредсказуемо в деталях. Однако существование автомодельных законов развития и собственных функций нелинейной социально-экономической среды, играющих роль аттракторов для всех форм союзов, позволяет понять объективные законы эволюции, выделить те процессы в системе, за развитием которых можно следить. Одним из этих объективных процессов является усиление неустойчивости по мере развития. По мере приближения к моменту обострения, когда начинается бурный рост структуры, и сокращаются эффективные пространственно-временные масштабы, тогда все более мелкие случайные возмущения, которые возникают в любой физической системе, не успевают разглаживаться и начинают с ускорением расти, что приводит к дисбалансу всей системы. Неустойчивость развития резко усиливается, и все больше сложных структур начинает распадаться. В конце последней стадии происходит глобальная бифуркация, сопровождающаяся каскадным распадом сложных структур. Распад империй, гибель древних цивилизаций, недавний распад СССР и СФРЮ с точки зрения развития режима с обострением можно трактовать, как распад сложных структур вблизи их момента обострения.