Глава 2

КРАТКАЯ ЭКСКУРСИЯ ПО «СИСТЕМНОМУ ЗООПАРКУ»

Основные понятия и принципы, не сводимые уже к другим, составляют неизбежную, рационально неуловимую часть теории. Сделать эти основные элементы максимально простыми и немногочисленными, не упустив при этом адекватного изложения чего-либо, содержащегося в опытах, вот главная цель любой теории.

Альберт Эйнштейн, физик

Что-то новое иногда проще узнать и понять на конкретных примерах, а не в виде абстрактных представлений и общих принципов. Именно по­это­му далее в книге приводятся примеры распространенных и простых, но при этом важных систем, которые иллюстрируют многие общие принципы действия систем более сложных.

У набора систем, как у любой группы животных в зоопарке, есть положительные и отрицательные стороны. Он дает общее представление о многообразии существующих в мире систем, но далек от того, чтобы создать полную картину этого многообразия. В зоопарках животных группируют по семействам: обезьяны — здесь, медведи — там (системы с одним видом запасов — здесь, с двумя — там); такая классификация позволяет наблюдать за характерным поведением обезьян и сравнивать его с поведением медведей. Это упрощенный подход. Для того чтобы поведение животных казалось посетителям более наглядным и понятным, семейства отделяют друг от друга и помещают в искусственные условия обитания. В естественной среде животные чаще взаимодействуют между собой. Точно так же системы, описанные в этой книге, контактируют и взаимодействуют и между собой, и с другими системами, о которых здесь не упоминается, образуя звучный, изменчивый и сложный многокомпонентный мир, в котором мы живем.

К экосистемам мы вернемся позднее, а сейчас давайте рассмотрим «системных животных» по отдельности.

Системы с одним видом запасов

Термостат: запас под действием двух конкурирующих балансирующих циклов

С принципом работы балансирующего цикла обратной связи в системе вы познакомились на примере с охлаждением чашки кофе. Но что произойдет, если в системе будут действовать два таких цикла, пытающихся изменить величину одного и того же запаса в противоположных направлениях?

Один из примеров такой системы — термостат, регулирующий температуру в помещении. Как и для всех описанных ранее систем, схема термостата (рис. 15) — упрощенный вариант реальной системы отопления.

Когда температура в помещении падает ниже значения, заданного настройками термостата, он фиксирует несоответствие и посылает сигнал, который включает подачу тепла для отопления комнаты. Когда температура в помещении вновь поднимается, термостат отключает подачу тепла. Такой незамысловатый балансирующий цикл обратной связи показан в левой части схемы, приведенной на рисунке 15. Если бы в системе не было других элементов, процесс был бы запущен при низкой температуре в помещении, а настройки термостата показывали значение температуры равным 18 °С, то поведение системы было бы таким, как показано на рисунке 16: включается отопление, и комната нагревается. Когда температура в комнате становится равной значению, указанному отметкой на термостате, подача тепла отключается.

Тем не менее это не единственный цикл в системе. Тепло также частично рассеивается и утекает наружу. Утечка тепла регулируется вторым балансирующим циклом обратной связи, изображенным в правой части схемы на рисунке 15. Этот цикл стремится сравнять температуру в помещении с температурой на улице, как в случае с охлаждением кофе.

При единственном цикле в системе процесс можно было бы описать графиком (рис. 17), показывающим, с какой скоростью остывает воздух в теплой комнате в холодный день.

Предполагается, что теплоизоляция не идеальна, поэтому тепло из комнаты утекает наружу. Чем лучше изоляция, тем медленнее будет происходить снижение температуры в комнате.

Что же произойдет при одновременной работе двух циклов? Предположим, что в помещении хорошая теплоизоляция, а площадь обогревателя позволяет циклу, отвечающему за подачу тепла, преобладать над циклом, отвечающим за утечку наружу. В таком случае в помещении будет тепло (рис. 18) даже в холодный день.

Чем выше температура в помещении, тем больше тепла отдается наружу, так как разница между температурой внутри и вовне помещения возрастает. Однако обогреватель подает большее количество тепла, чем то, что успевает рассеяться наружу, поэтому температура в помещении достигает установленной отметки. Обогреватель включается и отключается, компенсируя потери тепла в помещении.

Как видно из рисунка 18, в данном случае термостат установлен на отметку 18 °С, но температура в помещении чуть ниже заданного значения. Всему виной утечка теплого воздуха наружу, которая происходит, даже когда обогреватель получает сигнал о включении нагрева. Такое поведение характерно для системы с конкурирующими балансирующими циклами. Чем-то это напоминает процесс наполнения водой ведра с отверстием в днище. Усложняет ситуацию то обстоятельство, что утечка воды регулируется циклом обратной связи: чем больше в ведре воды, тем больше ее давление, и это, в свою очередь, усиливает исходящий поток! Что касается поддержания температуры в помещении, то чем ниже температура снаружи, тем больше тепла рассеивается. Обогревателю требуется время, чтобы компенсировать потери тепла, но и в течение этого времени утечка продолжается. В доме с хорошей теплоизоляцией утечка будет происходить медленнее, поэтому в нем будет комфортнее, чем в доме с плохой теплоизоляцией, даже если там будет установлен мощный обогреватель.

Люди нашли способ решить эту проблему: в домах с отопительными системами на термостате устанавливают более высокое значение температуры, чем требуется. На вопрос, насколько выше, ответить сложно, так как потери тепла в холодные дни больше. В системах с термостатами контролировать температуру несложно: научиться устанавливать настройки термостата, обеспечивающие комфортную температуру, не представляет труда.

С другими системами, имеющими аналогичную структуру, попытка оценить фактическое изменение запаса в момент, когда вы пытаетесь его контролировать, вызовет большие затруднения. Допустим, вы хотите, чтобы количество определенного вида товаров на складе магазина оставалось постоянным. Но у вас нет возможности моментально пополнить запас определенного товара, чтобы сразу компенсировать его уменьшение. Если не учитывать продажи за время, пока ожидается новая партия, то уровень запасов на складе никогда не будет достаточно высоким. Точно так же практически невозможно всегда поддерживать на постоянном уровне количество имеющихся наличных денег, сложно обеспечить поддержание определенного уровня воды в водохранилище или концентрации вещества в системе непрерывной химической реакции.

Следует отметить один важный общий принцип работы систем и один частный принцип, относящийся непосредственно к модели термостата. Сначала рассмотрим общий принцип: информация, передаваемая циклом обратной связи, повлияет на поведение системы только в будущем; система не успевает реагировать быстро. Даже если решения, влияющие на работу такой системы, принимает человек, он не изменит поведение системы, спровоцировавшее текущее воздействие обратной связи.

Информация, передаваемая циклом обратной связи — даже если эта обратная связь не проявлена физически, — повлияет исключительно на процессы, которые произойдут в системе в будущем, так как сигнал не поступает в систему оперативно и у нее нет возможности вовремя скорректировать поведение, спровоцировавшее текущую реакцию. На ответную реакцию требуется время

Почему это так важно? Потому что ответная реакция системы на воздействие обратной связи всегда задерживается. Из общего принципа работы систем следует, что поток не отреагирует молниеносно на другой поток. Он может отреагировать только на изменение запаса, причем с небольшим запаздыванием в связи с обработкой информации. При наполнении ванны мы за долю секунды оценим уровень воды в ней и решим, как отрегулировать напор воды из крана. Что же касается большинства экономических систем, то при анализе их поведения зачастую допускается ошибка, так как предполагается, что уровень потребления или производства мгновенно отреагирует на изменения цены. Это допущение — одна из причин, объясняющих, почему реальные экономические системы ведут себя совсем не так, как прогнозируют многочисленные модели.

Балансирующий цикл обратной связи должен иметь четко поставленную задачу, учитывающую компенсацию исходящих и входящих потоков, которые могут повлиять на запас. В противном случае процесс обратной связи не позволит достичь или вызовет превышение требуемого уровня запаса

Когда мы имеем дело с простыми системами, к которым относится и отопительная система, необходимо помнить об утечках. Без учета этого обстоятельства добиться желаемой величины запасов никогда не получится. Если вы хотите, чтобы температура в комнате была 18 °С, то необходимо установить настройки термостата на температуру чуть выше требуемой. Если хотите закрыть кредитную карту (или выплатить национальный долг), то необходимо повысить коэффициент погашения настолько, чтобы платежи покрыли все расходы, связанные с погашением (включая проценты по погашению). Если вам необходимо увеличить штат высококвалифицированных сотрудников, то количество вновь принятых сотрудников должно превышать количество менее квалифицированных увольняющихся работников. Иными словами, ваша воображаемая модель системы обязана учитывать все важные потоки, иначе вы удивитесь ее поведению.

Прежде чем мы закончим анализировать модель работы отопительной системы, давайте рассмотрим ее поведение при изменении температуры вне помещения. На рисунке 19 изображен график, описывающий 24-часовой промежуток стабильной работы нормальной термостатной системы при падении внешней температуры до значений ниже 0 °С. Поток тепла, поступающий от обогревателя, покрывает утечку тепла наружу. Поэтому, как только комната прогрелась, температура в помещении почти не изменяется.

В каждом балансирующем цикле обратной связи имеется некая предельная пороговая точка, после перехода через которую другие циклы начинают влиять на величину запаса. Причем их воздействие на запас, приводящее к отклонению его уровня от заданного значения, будет более сильным, чем воздействие самого цикла обратной связи, цель которого — вернуть заданную величину запаса. Такая ситуация может произойти в модели термостатной системы, если уменьшится мощность цикла, отвечающего за нагрев воздуха (например, если обогреватель будет слабее, он не сможет выделить достаточное количество тепла), или увеличится мощность цикла, отвечающего за утечку (более низкая внешняя температура, худшее качество термоизоляции или увеличение утечек). На рисунке 20 дан график изменения температуры в помещении для случая, когда изменение температуры вне помещения совпадает с приведенным на рисунке 19, но утечка тепла из помещения заметно больше. При крайне низких температурах обогреватель просто-напросто не способен скомпенсировать утечку тепла. Цикл, стремящийся уравнять температуру в помещении с температурой вне его, на время становится доминирующим. В комнате будет неуютно!

График, приведенный на рисунке 20, позволяет проследить, как с течением времени изменяются значения температуры внутри и вне помещения относительно друг друга. Сначала температура внутри и снаружи одинаковая. Входящий поток тепла от обогревателя превышает утечку тепла наружу, и воздух в помещении нагревается. В последующие два часа температура вне помещения недостаточно низкая, поэтому поток тепла от обогревателя компенсирует утечку тепла наружу, и температура находится на уровне, близком к заданному.

В момент, когда внешняя температура падает, а утечка тепла увеличивается, обогреватель становится не способен перекрыть эти потери тепла. Так как обогреватель излучает меньше тепла, чем выделяется наружу, то температура в помещении падает. Наконец, температура снаружи снова поднимается, утечка тепла становится меньше, и обогреватель, работающий на полную мощность, начинает вновь нагревать воздух в помещении.

Характер протекания процессов при нагреве помещения аналогичен тому, что мы изучали, когда рассматривали наполнение ванны водой. Когда обогреватель выделяет больше тепла, чем его утекает наружу, температура в помещении растет. Когда скорость входящего потока меньше скорости исходящего потока, температура падает. Если внимательно изучить изменения системы, зафиксированные данным графиком, и соотнести их с диаграммой цикла обратной связи этой системы, то можно легко понять, каким образом структурные взаимосвязи системы (два цикла обратной связи и изменение их мощностей относительно друг друга) влияют на ее поведение с течением времени.

Население и промышленная экономика: вид запасов с одним усиливающим и одним балансирующим циклами

Что происходит с системой, когда усиливающий и балансирующий циклы обратной связи воздействуют на один и тот же запас? Такой тип структуры — один из самых распространенных и важных. Помимо всего прочего, именно он используется для описания совокупности проживающих на определенной территории людей и любой экономической системы.

На численность населения влияют усиливающий цикл обратной связи, приводящий к его росту (определяется показателем рождаемости), и балансирующий цикл обратной связи (определяется показателем смертности населения).

Если показатели рождаемости и смертности не изменяются с течением времени (что редко случается в реальных системах), то система ведет себя предсказуемо, и описать такое поведение достаточно просто: происходит экспоненциальный рост или сокращение численности населения. Характер изменений зависит от того, какой цикл будет сильнее: усиливающий, связанный с показателем рождаемости, или же балансирующий, определяющийся показателем смерт­ности.

Например, в 2007 году численность населения во всем мире составляла 6,6 млрд человек. Так как в тот период коэффициент рождаемости, равный примерно 21 рождению в год на 1000 человек, был выше, чем коэффициент смертности, составлявший 9 смертей на 1000 человек, то усиливающий цикл обратной связи преобладал над балансирующим. Если бы коэффициенты рождаемости и смертности оставались неизменными по величине, то человек, рожденный в 2007 году, к 60 годам увидел бы, что население планеты увеличилось более чем вдвое, как показано на рисунке 22.

Если бы вследствие ужасной болезни коэффициент смертности повысился бы до значения 30 смертей на 1000 человек, в то время как коэффициент рождаемости оставался бы на уровне 2007 года, то есть 21 рождение на 1000 человек в год, тогда балансирующий цикл, основанный на показателе смертности, начал бы преобладать в системе. Ежегодно умирало бы больше людей, чем рождалось, и численность населения постепенно начала бы уменьшаться (рис. 23).

Более интересно рассмотреть вариант, который учитывает, что со временем коэффициенты рождаемости и смертности изменяются. В долгосрочных демографических прогнозах, разрабатываемых ООН, обычно предполагается, что по мере развития стран средний уровень рождаемости будет снижаться, приближаясь к уровню воспроизвод­ства, составляющему примерно 1,85 ребенка на каждую женщину. до недавнего времени предполагалось, что уровень смертности также будет снижаться, но медленнее (он и так достаточно низкий во многих странах). Однако в связи с эпидемией ВИЧ/СПИДа ожидается, что средняя продолжительность жизни в следующие 50 лет будет расти медленнее в регионах, где выше число ВИЧ-инфицированных.

Изменение величины потоков (рождаемости и смертности) приведет к изменению величины запаса (численности населения). На графике это будет представлено кривой. Если, например, величина коэффициента рождаемости в мире будет падать и в 2035 году сравняется с величиной коэффициента смертности, а далее оба показателя останутся стабильными, то численность населения также не изменится, и рождаемость окажется на одном уровне со смертностью в динамическом равновесии, как показано на рисунке 24.

Такое поведение системы — наглядный пример обратимого доминирования циклов с обратной связью. Концепция доминирования очень важна в системном мышлении. Когда один цикл доминирует над другим, он оказывает более сильное влияние на поведение системы. Так как в системах часто несколько конкурирующих циклов обратной связи действуют одновременно, то их поведение предопределяется именно доминирующими циклами.

Когда коэффициент рождаемости превышал коэффициент смерт­ности, в системе преобладал усиливающий цикл, и мы видели на графике экспоненциальный рост численности населения. Однако этот цикл постепенно ослабевает с падением уровня рождаемости, в какой-то момент мощности циклов, зависящих от рождаемости и смертности, выравниваются, ни один из них не доминирует, и имеет место динамическое равновесие.

Сложное поведение систем часто вызвано тем, что на запасы в них в разные моменты времени оказывают влияние разные циклы обратной связи. Это происходит, когда в системе сначала доминирует один цикл, а затем другой

Мы видели, как происходила смена доминирующих циклов в системе отопления, когда температура снаружи падала и количество утекающего тепла начинало преобладать над тем, что излучал обогреватель. До этого момента доминировал цикл, обеспечивающий нагрев, после — цикл, отвечающий за утечку тепла.

Система изменения численности населения действует по нескольким сценариям, которые зависят от ключевых переменных — рождаемости и смертности. Это единственно возможные переменные в простой системе с одним усиливающим и одним балансирующим циклами. Величина запаса в такой системе будет расти экспоненциально, если усиливающий цикл будет доминировать над балансирующим, и будет уменьшаться при обратной ситуации. Уровень запаса стабилизируется, если оба цикла будут равнозначны по своему воздействию (рис. 25).

В крайнем случае мы увидим последовательную реализацию перечисленных сценариев, одного за другим, если относительные мощности циклов изменятся во времени (рис. 26).

Эти провокационные сценарии, описывающие различные варианты изменения численности населения, были приведены с одной целью — продемонстрировать, какое большое значение имеет правильный выбор моделей, и показать значимость событий, которые они могут инициировать. Каждый раз, когда вы имеете дело со сценарием развития событий (а таковым могут быть очередной экономический прогноз, корпоративный бюджет, прогноз погоды или изменения климата, прогноз какого-либо брокера о будущем компании), возникают вопросы, позволяющие понять, верно ли отражает действительность лежащая в основе этого сценария модель.

• Могут ли основные показатели изменяться с течением времени именно таким образом? (Как вероятнее всего поведут себя коэффициенты рождаемости и смертности?)
• Если ответ на предыдущий вопрос положительный, то точно ли, что система среагирует именно так? (Изменение коэффициентов смертности и рождаемости на самом деле привело бы к такому изменению численности населения?)
• От чего зависят основные показатели? (Какие факторы влияют на рождаемость? Какие — на смертность?)

На первый вопрос нет точного ответа. В любом случае мы предполагаем, что будет происходить в будущем, а будущее неопределенно. Даже если вы уверены в сценарии развития событий, вы не докажете свою правоту, пока будущее не наступит. С помощью системного анализа можно рассмотреть несколько сценариев, чтобы предположить, что произойдет, если основные переменные поведут себя так или иначе. В этом и заключается его цель. Но только вам решать, какой сценарий признать наиболее вероятным.

При изучении динамических систем обычно не подразумевается предсказание будущего. Скорее задача заключается в том, чтобы проанализировать возможные сценарии развития событий в зависимости от действия ряда факторов.

Второй вопрос, касающийся поведения системы, более научный. Это вопрос о том, насколько хороша модель. Улавливает ли она присущую системе динамику? Независимо от того, каким вы представляете поведение движущих сил, будет ли система вести себя соответственно их изменениям?

Динамические модели систем исследуют вероятные сценарии и задают вопросы из серии «а что, если?..»

В сценариях, описанных выше, независимо от вашего мнения об их вероятности, ответ на второй вопрос будет положительным. Численность населения будет изменяться именно так, как описано, в соответствии с увеличением или уменьшением уровня смертности и рождаемости. Модель изменения численности населения, которая здесь используется, очень проста. Более подробная схема должна была бы учитывать, например, возрастные переменные. Однако представленная выше модель в целом реагирует так, как реагировало бы настоящее население. То есть согласно ей запас увеличивается при соблюдении условий возрастания реальной численности населения, и наоборот. В ней не учитываются числовые значения показателей, но динамика вполне реалистична.

Наконец, третий вопрос. От чего зависят значения основных показателей? Что контролируют входящий и исходящий потоки? Этот вопрос касается границ системы. Для ответа на него потребуется уяснить, что представляют собой основные факторы, чтобы решить, независимы они или же встроены в систему­.

Применимость модели зависит не от реалистичности ключевых сценариев (так как никто не знает этого наверняка), а от способности модели реагировать реалистичными паттернами поведения

Например, отражается ли общая численность населения каким-либо образом на значениях показателей рождаемости или смертности? Есть ли другие факторы (экономика, окружающая среда, тенденции социального развития), влияющие на смертность и рождаемость? А как соотносятся численность населения и экономические, экологические и социальные факторы?

ВОПРОСЫ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ЗНАЧИМОСТИ МОДЕЛИ

1. Будут ли основные показатели изменяться именно таким образом?
2. Если ответ положительный, то система реагировала бы именно так?
3. От чего зависят основные показатели?

Конечно же, ответ на все эти вопросы — «да». Рождаемость и смерт­ность тоже управляются циклами обратной связи. По крайней мере некоторые из этих циклов зависят от численности населения, в то время как сами жители — лишь малая часть более крупной системы.

Важной составляющей общей системы, влияющей на численность населения, является экономика. При этом она развивается под воздейст­вием другой системы с усиливающим и балансирующим циклами, поведение которых аналогично тому, что мы наблюдали в системе, описывающей изменение численности населения (рис. 27).

Чем больше в экономической системе запас физического капитала (оборудование и заводы) и чем выше эффективность производства (объем производства на единицу капитала), тем больше с каждым годом будет производиться продуктов (товаров и услуг).

Чем больше объем производства, тем больше средств можно инвестировать в создание нового капитала. То есть это не что иное, как усиливающий цикл обратной связи, подобный циклу рождаемости. Доля инвестиций в капитал аналогична показателю рождаемости. Чем больше общество инвестирует в производство, тем быстрее растет запас капитала.

Уменьшение физического капитала происходит в связи с его амортизацией — устареванием и износом оборудования и основных средств. Балансирующий цикл, управляющий амортизацией, эквивалентен циклу, зависящему от смертности, в модели населения. «Смертность» капитала определяется средней продолжительностью срока службы капитала (оборудования). Чем он больше, тем меньшая часть капитала требует ежегодной замены.

Если структура такой системы идентична структуре системы населения, то у нее должен быть аналогичный набор вариантов поведения. За последние годы мировой капитал, как и население, экспоненциально рос за счет преобладания усиливающего цикла над балансирующим. Будет ли он и дальше продолжать расти, выйдет ли на какой-либо один уровень или станет уменьшаться, зависит от характера поведения усиливающего цикла. Усиливающий цикл зависит:

• от объема инвестиций — какую часть капитала общество инвестирует, а не потребляет;
• эффективности капитала — сколько капитала затрачивается на производство единицы продукции;
• средней продолжительности срока службы капитала.

Если доля произведенной продукции, реинвестируемая в запас капитала, и эффективность капитала остаются постоянными, то запас капитала сократится, останется неизменным или вырастет, в зависимости от продолжительности срока службы капитала. График на рисунке 28 показывает, как меняется величина капитала в системах с различной продолжительностью его срока службы. Капитал с небольшим сроком службы обесценивается быстрее, чем восполняется. Темп реинвестирования недостаточно высокий, чтобы преодолеть потери от амортизации, и экономические показатели постепенно уменьшаются. Величина капитала с большим сроком службы растет по экспоненте. Чем больше продолжительность срока службы капитала, тем быстрее он растет.

Это еще один пример демонстрации принципа, который мы уже уяснили: увеличить запас капитала можно не только путем наращивания темпов входящего потока, но и путем сокращения исходящего!

На долю произведенной продукции, реинвестируемой в запас, объем инвестиций и продолжительность срока службы капитала, так же как на показатели рождаемости и смертности населения, влияет большое количество факторов. Процентные ставки по вкладам, технологии, налоговая политика, привычки потребителей и цены — лишь малая часть. Население влияет на пополнение запаса капитала, предоставляя рабочую силу для повышения объема выпускаемой продукции и формируя требования к потребляемым продуктам, влекущие за собой сокращение доли инвестиций. Объем производства, в свою очередь, оказывает влияние на людей. В благоприятных экономических условиях, как правило, качество здравоохранения высокое, а уровень смертности низкий. Однако там, где экономика богаче, уровень рождаемости ниже.

В системе, где отношение объема производства на единицу капитала составляет примерно 1:3, а доля инвестирования — 20%, величина капитала с продолжительностью срока службы около 15 лет будет оставаться стабильной с учетом амортизации. Сокращение срока службы приведет к уменьшению запаса капитала.

Более того, в любой долгосрочной модели реальной экономической структуры необходимо учитывать и изменение численности населения, и капитал, чтобы можно было увидеть, как они влияют друг на друга. Одна из главных целей экономического развития — удержание темпа усиливающего цикла накопления капитала на уровне, превосходящем темп усиливающего цикла роста населения, чтобы люди становились богаче, а не беднее.

Возможно, вам это покажется странным, но система запаса капитала в нашем «зоопарке» отнесена к той же разновидности его обитателей, что и система населения. Система производства, включающая в себя заводы, транспортные и экономические потоки, не очень похожа на систему изменения численности населения, в которой рождаются дети и умирают люди. Однако с точки зрения системного подхода эти две системы объединяет тот факт, что они имеют одинаковую структуру циклов обратной связи. И в той и в другой системах есть запас, величина которого контролируется усиливающим циклом роста и балансирующим циклом спада. Обе системы включают в себя элементы, которые характеризуются таким параметром, как продолжительность жизни. Металлургические заводы, токарные станки и турбины стареют и выходят из строя так же, как стареют и умирают люди.

Системы с аналогичными структурами обратной связи проявляют схожие типы поведения

Одно из основных понятий теории систем, не менее важное, чем полученный в результате наблюдения вывод о том, что системы сами определяют свое будущее поведение, заключается в том, что системы с аналогичными структурами обратной связи проявляют схожие типы поведения, даже если внешне они совершенно разные.

Население ничем не похоже на промышленную экономику, за исключением того обстоятельства, что и население, и экономика воспроизводят себя, используя собственный исходящий поток в качестве инвестиции и провоцируя экспоненциальный рост. Процесс остывания кофейной чашки аналогичен процессам охлаждения воздуха в нагретой комнате, радиационного распада, изменения численности населения и экономикам, которые стареют и умирают. Величина параметра, который характеризует каждый из этих процессов, идет на спад в результате воздействия балансирующего цикла обратной связи.

Система с запаздываниями: материально-производственные запасы

Представьте запас товаров на складе. Допустим, это будет склад автомобильного дилера, где входящий поток — поставки автомобилей с заводов, исходящий поток — продажи автомобилей. В этом случае изменение запаса машин на площадке дилера будет носить такой же характер, как и изменение уровня воды в ванне.

Теперь представьте регулирующую систему обратной связи, способную удерживать запас на уровне, достаточном, чтобы товара хватило на десять дней продаж (рис. 29). Дилеру приходится оставлять часть машин, так как поставка и продажи каждый день разные. Невозможно точно предсказать, какое количество покупок совершат клиенты в тот или иной день. Помимо этого, дилеру необходимо обеспечить себе дополнительный запас автомобилей (буфер) ввиду неконтролируемого запаздывания поставок.

Дилер отслеживает продажи (в том числе предполагаемые), и если, например, они начинают расти, то он отправляет запрос на завод, чтобы товар доставили на отдельный склад, запаса товара на котором должно хватить на десять дней при более высоком уровне продаж. Чем выше уровень продаж, тем больше товара предполагается продать. Это приводит к возрастанию несоответствия между имеющимся запасом и требуемым запасом и, в свою очередь, к увеличению количества заказов. В результате растет объем запаса на складе, что позволит обеспечить более высокий уровень продаж.

Такая система представляет собой разновидность системы термостата: один балансирующий цикл сокращает объем запасов на складе, а конкурирующий балансирующий цикл восполняет проданные запасы. Графическое изображение вполне ожидаемых последствий роста потребительского спроса на 10% приведено на рисунке 30.

На схеме модели, приведенной на рисунке 31, учтены факторы, типичные для реального мира, — три вида запаздывания в отношении поставки товара.

Во-первых, имеет место запаздывание реагирования (в данном случае преднамеренное). Дилер не должен реагировать на любой всплеск продаж. Прежде чем принять решение о дополнительных поставках, он усредняет показатели продаж за последние пять дней, чтобы выявить, что происходит: реальное увеличение спроса или времен­ные скачки продаж.

Во-вторых, существует запаздывание отклика. Даже когда понятно, что необходимо увеличить количество поставляемых машин, дилер не вносит эти данные в один заказ. Он делает три дополнительных заказа в разные дни, прибегая к тактике частичной корректировки, чтобы наверняка убедиться в том, что тенденция к увеличению спроса имеет место.

В-третьих, есть запаздывание и со стороны поставщика. Ему требуется пять дней, чтобы, получив заказ, обработать его и доставить машины дилеру.

Такая система, как и термостатная, состоит из двух балансирующих циклов, но ее поведение совсем иное. Посмотрите, например, что происходит в системе, когда наблюдаются постоянные 10%-ные колебания потребительского спроса (рис. 32).

Колебания! Маленький скачок продаж приводит к уменьшению запасов на складе. Дилер наблюдает достаточно долго, чтобы убедиться, что такая тенденция продлится. Затем он делает дополнительный заказ на поставку автомобилей, чтобы обеспечить новые продажи и восполнить запас, но требуется время, чтобы поставки (в данном случае автомобили) оказались на складе дилера. За это время запас продолжал расходоваться, поэтому требуются еще дополнительные поставки, чтобы вернуть запас до уровня, который обеспечит продажи в течение десяти дней.

Запаздывание в балансирующем цикле обратной связи чаще всего становится причиной колебаний

Впрочем, прибывают крупные поставки, и запасы постепенно восполняются, причем в избытке, так как при попытке покрыть недостаток товара заказали слишком много автомобилей. Дилер видит свою ошибку и сокращает объем следующих заказов, но по ранее оформленным крупным заказам автомобили продолжают прибывать, поэтому он еще сильнее сокращает объем поставок. Так как дилер не в состоянии предугадать, что произойдет дальше, не исключено, что он заказывает слишком мало. Запасы на складе вновь сокращаются, их меньше, чем требуется. Так и продолжается: величина запасов колеблется около нового желаемого значения. Насколько сильно могут повлиять на систему всего несколько запаздываний, можно увидеть на графике, приведенном на рисунке 33!

Эти колебания можно сделать менее выраженными, но для начала важно понимать, почему они происходят. Причина не в том, что дилер недостаточно умный, а в том, что он задействован в системе, в которой невозможно вовремя получать информацию, а его действия не дают моментального эффекта. Он не угадает, как поведут себя клиенты, и не будет знать, долго ли продлится их необычное поведение. После оформления заказа поставка не осуществляется моментально. Ситуации, в которых имеют место и недостаток информации, и физические запаздывания, встречаются достаточно часто, особенно на складах и в подобных системах. Попробуйте помыться в душе, где очень длинная труба соединяет смеситель с насадкой душа, и вы ощутите всю прелесть колебаний горячей и холодной воды из-за запаздывания реагирования.

Каким должно быть запаздывание, чтобы вызвать определенные колебания в конкретных условиях, — непростой вопрос. Чтобы объяснить почему, имеет смысл снова посмотреть, что происходит на складе дилера автомобилей.

«Эти колебания невыносимы, — говорит дилер (он сам по сути обучаемая система, определяющая, как изменяется поведение складской системы), — необходимо сократить запаздывания. Я не могу повлиять на запаздывания со стороны поставщика, поэтому начну сам быстрее реагировать. И впредь давать корректирующие дополнительные заказы буду с учетом среднего значения продаж за два дня вместо пяти».

На рисунке 34 показано, что произойдет, когда дилер сократит время запаздывания, принимая решение делать дополнительный заказ по результатам обработки данных о продажах за два дня вместо пяти.

Как видим, изменений в лучшую сторону нет. Наоборот, амплитуда колебаний увеличивается. Если же вместо сокращения запаздывания предположения будущих продаж дилер решит уменьшить запаздывание реагирования (разбивая корректировочные заказы не на три части, а на две), то ситуация только ухудшится, как показано на рисунке 35.

Необходимо что-то предпринять, и так как на работу системы оказывает непосредственное влияние человек, способный обучаться, то изменения непременно произойдут. «Большой рычаг, неверное направление движения», — решает дилер, наблюдая за провальной политикой, нацеленной на стабилизацию колебаний. Такой ужасный результат можно наблюдать в реальной жизни повсюду: кто-то пытается исправить систему, прибегая к использованию рычага, который на деле оказывается малоэффективным, к тому же еще и тянет рычаг не в том направлении! Это всего лишь один из примеров ситуации, когда мы, пытаясь что-то изменить в системе, можем быть удивлены ее неожиданным поведением.

Запаздывания происходят в системах часто, предопределяя их поведение. Изменение величины запаздывания может стать (или не стать, в зависимости от вида запаздывания и относительной длительности других запаздываний) причиной резкого изменения поведения системы

Одна из причин проблемы заключается в том, что дилер реагировал слишком быстро. Причем слишком быстро именно для такой конфигурации системы. Ситуация развивалась бы спокойнее, если бы вместо сокращения своего запаздывания реагирования до двух дней дилер увеличил бы запаздывание до 6 дней, как показано на рисунке 36. В этом случае колебания сглаживаются, а система достаточно эффективно достигает состояния, близкого к равновесному.

Самым значимым запаздыванием в этой системе будет то, за которое дилер не несет ответственности, — запаздывание поставок с завода. Тем не менее, даже не имея возможности изменить эту часть системы, дилер может эффективно управлять складом.

Запаздывания в системе способны как облегчить, так и усложнить управление ею. Именно поэтому системные мыслители уделяют такое внимание вопросу запаздываний. Необходимо всегда быть начеку, отслеживая возможные запаздывания в системах, устанавливая их длительность и характер (будь то задержки информационных потоков или физических процессов). Невозможно понять динамическое поведение системы до тех пор, пока мы не знаем, насколько длительные в ней запаздывания и где конкретно они могут произойти. Очевидно, что некоторые из них — мощный способ влияния на системы. Увеличение или сокращение запаздываний может привести к значительному изменению поведения всей системы.

Проблему с поставками на каком-либо отдельном складе вполне можно решить. Однако представьте, что склад заполнен непроданными автомобилями со всей Америки. Заказы на больший или меньший объем производства затрагивают не только предприятия, на которых изготавливаются запчасти, но и металлургические заводы, производителей стекла и резины, текстиля и аккумуляторов. По всей системе происходят запаздывания реагирования, производства, поставок и сборки. Теперь подумайте о том, как связаны между собой производство автомобилей и рабочие места: увеличение производства повышает объем работы и число рабочих мест, позволяя большему количеству людей покупать машины. Так работает усиливающий цикл, который может воздействовать на производство и в противоположном направлении: снижение производства приводит к сокращению рабочих мест, уменьшению количества продаж и снова к снижению производства. Добавим сюда еще один усиливающий цикл, возникающий в результате действий спекулянтов, которые скупают и продают акции автомобильных компаний и компаний — производителей запчастей исходя из их недавних показателей. Таким образом, рост производства приводит к повышению цен на акции, и наоборот.

Взаимосвязанные отрасли промышленности реагируют на изменения через запаздывания. В результате процессы, протекающие в огромной и очень сложной системе, вовлекают друг друга в свои колебания, амплитуда которых увеличивается из-за влияния спекулянтов и других факторов, и приводят к циклическому развитию экономики. Возникновение экономических циклов не связано напрямую с действиями президентов, хотя они могли бы многое предпринять, чтобы сбить чрезмерный оптимизм во время подъемов в экономике страны и смягчить депрессию при спадах. Экономические системы — крайне сложные системы; в них действует множество балансирующих циклов обратной связи с запаздываниями, и они подвержены колебаниям.

Системы с двумя запасами

Возобновляемый запас, ограниченный невозобновляемым запасом: экономика нефтедобычи

Ранее мы изучали системы, не принимая во внимание влияние на них внешних условий. В рамках индустриальной экономической модели не учитывалось, что для производства продукции необходимо сырье. Предполагалось, что численность населения не зависит от производ­ства продовольствия, а в системе с термостатом никогда не кончалось топливо. На процессы, протекавшие в этих простых системах, не влияли никакие внешние факторы, и поэтому изучать их внутреннюю динамику было достаточно просто.

Но реальная физическая система всегда находится во внешней среде, с которой она взаимодействует. Любой корпорации необходим бесперебойный входящий поток энергии, материалов, работников, управляющих и клиентов. Растущим зерновым культурам необходимы вода, удобрения и защита от вредителей. Популяции — продовольствие, вода и пространство для жизни, и если мы говорим о людях, живущих в социуме, то нужны рабочие места, образование, здравоохранение и множество других вещей. Системе, использующей энергию и потребляющей какое-либо сырье, необходимо найти место для сброса отходов либо способ их переработки.

Таким образом, любая физическая развивающаяся система рано или поздно сталкивается с некими ограничениями. Они могут принимать форму балансирующего цикла, который тем или иным образом уменьшает воздействие доминирующего усиливающего цикла, стимулирующего развитие системы, либо увеличивая темпы исходящего потока, либо уменьшая темпы входящего.

Рост в среде с ограничивающими условиями настолько распространен, что для его описания предложили модель под названием архетипа «пределов роста». (Позднее, в главе 5, мы рассмотрим другие архетипы — часто встречающиеся системные структуры, проявляющие привычные паттерны поведения.) Сталкиваясь с растущей системой, будь то популяция, корпорация, банковский счет, слухи, эпидемия или продажи новой продукции, следует обращать внимание и на усиливающие циклы, стимулирующие развитие, и на балансирующие циклы, ограничивающие его. Нам точно известно, что балансирующие циклы в системе есть даже в том случае, если они еще не доминируют, поскольку ни одна реальная физическая система не развивается вечно. Даже самый ожидаемый и популярный товар рано или поздно насытит спрос. Цепная реакция в реакторе атомной электростанции завершится, когда иссякнет топливо. Вирус перестанет распространяться, инфицировав все восприимчивые к нему организмы. Развитие экономики сдержат величина капитала в материальной или денежной форме, емкость рынка, предельный объем рабочей силы, недостаток управленческих навыков руководства, объем ресурсов или загрязнение окружающей среды.

В физических системах, растущих экспоненциально, должен быть как минимум один усиливающий цикл, стимулирующий рост, и как минимум один балансирующий цикл, ограничивающий развитие, поскольку ни одна физическая система не развивается бесконечно в конечной окружающей среде

Так же как и ресурсы, поступающие в систему в виде входящих потоков, ограничения, связанные с загрязнением среды, подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые. Они будут невозобновляемыми, если окружающая среда не в состоянии поглотить неограниченное количество отходов либо обезвредить их. Они возобновляемы, если среда обладает определенной, зачастую изменяющейся способностью разлагать отходы. Таким образом, все сказанное здесь о системах, ограниченных в ресурсах, применимо и к системам, чья динамика ограничена возможностями переработки отходов, только потоки в данном случае будут двигаться в противоположных направлениях.

Ограничения — пределы роста системы — могут быть времен­ны­ми или постоянными. Даже если система выйдет за рамки таких ограничений, со временем она все равно вернется к состоянию, заданному определенными пределами: либо адаптируется к ограничениям, либо ограничивающие ее рамки раздвинутся до масштабов системы, либо и то и другое одновременно. У процесса такой адаптации довольно интересная динамика.

Различия в поведении системы определяются тем, с каким ресурсом — возобновляемым или невозобновляемым — связан балансирующий цикл. Именно от этого зависит, в какой момент система прекратит свой рост. Но в любом случае система не сможет развиваться бес­конечно.

Давайте для начала рассмотрим систему капитала, в основе которой получение прибыли от вложения денежных средств в невозобновляемый источник, — допустим, это будет нефтяная компания, которая недавно обнаружила крупное месторождение (рис. 37).

Схема, приведенная на рисунке 37, выглядит сложной, но это всего лишь описание системы с растущим капиталом, похожей на все, что мы рассматривали ранее, за тем исключением, что в качестве «произведенной продукции» здесь выступает «прибыль». Функцию балансирующего цикла и в данном случае выполняет амортизация: чем больше запас капитала, тем больше станков и оборудования изнашивается и выходит из строя, уменьшая этот запас. В рассматриваемом примере срок службы производственного капитала (оборудование нефтедобычи и нефтеперегонки) ограничен двадцатью годами, что означает, что 1/20 капитала (5%) списывается на амортизацию ежегодно. Капитал увеличивается за счет инвестиций или прибыли от нефтедобычи. По­этому мы видим усиливающий цикл: увеличение капитала позволяет наращивать добычу ресурсов, создавая еще больше прибыли, которую можно реинвестировать. Допустим, цель компании — обеспечить ежегодный прирост экономического капитала на 5%. Если прибыль, полученная компанией, не обеспечивает рост капитала на 5%, то компания может реинвестировать всю прибыль, насколько это возможно.

Прибыль — это доходы компании за вычетом расходов. Доходы в этом простом примере — это цена нефти, умноженная на объем ее добычи. Расходы — это затраты капитала на добычу нефти — эксплуатационные расходы (включают оплату энергии, заработную плату, материалы и так далее) на единицу производственного капитала. На данный момент, ради упрощения, можно считать цену и затраты на единицу производственного капитала постоянными.

Однако нельзя считать постоянной величину выработки ресурса на единицу производственного капитала. Поскольку этот ресурс невозобновляемый (нефть не появляется в природе просто так), каждый следующий баррель нефти добыть сложнее, чем предыдущий. Оставшаяся нефть залегает глубже, она менее концентрированная или находится под меньшим естественным давлением. Требуются все более и более дорогостоящие и технически сложные методы для поддержания постоянных объемов добычи.

Этот новый балансирующий цикл обратной связи в итоге будет полностью контролировать рост капитала: чем больше капитал, тем выше скорость добычи. Чем выше скорость добычи, тем меньше запас ресурса. Чем меньше запас ресурса, тем меньше добыча нефти на единицу капитала, меньше прибыль (при условии постоянной цены), меньше объем инвестиций — и, как следствие, меньше скорость роста капитала. Можно сказать, что истощение ресурса влияет через цикл обратной связи на производственные расходы и эффективность капитала. В реальной жизни заметно воздействие и на то и на другое. В любом случае модель последующего поведения одинакова: классическая динамика истощающегося ресурса (рис. 38).

Система начинает действовать, когда запас нефти в месторождении позволяет обеспечить добычу первоначальных объемов в течение двухсот лет. Но в действительности объем добычи достигает предельного значения уже через сорок лет благодаря удивительному эффекту экспоненциального роста. При ежегодном объеме инвестиций 10% запас производственного капитала, а значит и объем добычи, растет на 5% в год, поэтому оба показателя удваиваются за первые 14 лет. Через 28 лет, несмотря на то что производственный капитал увеличивается в четыре раза, объем добычи начинает снижаться из-за уменьшения выработки на единицу капитала. К 50-му году эксплуатации затраты на поддержание производственного капитала начинают превышать доходы от нефтедобычи, поэтому прибыли уже недостаточно для реинвестирования и покрытия амортизации. Объемы добычи нефти быстро снижаются по мере уменьшения производственного капитала. Последние и наиболее дорогостоящие для извлечения ресурсы остаются в земле: их добыча не окупится.

Что произойдет, если окажется, что объем нефти в месторождении вдвое больше, чем поначалу оценили геологи, — или даже в четыре раза? Естественно, суммарное количество потенциально добытой неф­ти будет гораздо больше. Но при условии, что целевой объем реинвестирования составит 10%, а величина капитала и объем добычи будут расти примерно на 5% в год, каждое удвоение изначального объема ресурса приведет к тому, что пиковый объем добычи отодвинется примерно на 14 лет. То есть срок существования любых рабочих мест или сообществ, зависящих от добывающей промышленности, продлится всего лишь на 14 лет (рис. 39).

Чем быстрее и до более высоких значений происходит рост, тем быстрее и резче будет падение в случае, когда система производственного капитала зависит от невозобновляемого ресурса. Если рост добычи или расходования ресурса происходит по экспоненциальному закону, удвоение или учетверение величины невозобновляемого ресурса обеспечит лишь незначительное увеличение времени, которое можно использовать для того, чтобы начать заниматься разработкой альтернативных источников.

Величина, экспоненциально стремящаяся к некоему ограничению или пределу, достигает его удивительно быстро

Если ваша задача — извлечь как можно больше ресурсов и заработать на этом как можно больше денег, тогда суммарные запасы ресурса становятся самым важным параметром системы. Допустим, вы работаете на шахте или на нефтяном месторождении, естественно, что в этом случае вас волнует стабильность вашей работы и местного сообщества. В таком случае наиболее важны уже два показателя: суммарный объем ресурса и желаемая скорость роста капитала. (Это хороший пример того случая, когда цель обратного цикла оказывает критическое влияние на поведение системы.) Главный вопрос для менеджмента компании заключается в том, хотят ли они обогатиться как можно быстрее или предпочтут зарабатывать меньше, но более продолжительное время.

График на рисунке 40 показывает изменение объема добычи с течением времени при различных темпах роста капитала, превышающих амортизацию на 1, 3, 5 и 7%. При темпе роста капитала 7% максимальная скорость добычи «двухсотлетнего запаса» достигается всего через сорок лет.

Представьте, каковы последствия такого выбора не только для компании, но и для общества и окружающей среды региона.

При построении приведенных выше графиков предполагалось, что цена на нефть остается постоянной. Но что, если это не так? Допустим, ресурс настолько важен для потребителей, что повышение цены на него не снижает спрос. В таком случае по мере истощения он будет становиться дороже, как показано на рисунке 41.

Повышение цены приводит к увеличению прибыли отрасли, поэтому возрастают объем инвестиций, производственный капитал, а остаточные, более дорогостоящие для добычи ресурсы можно продолжать извлекать. Если вы сравните графики, приведенные на рисунке 41, с графиками на рисунке 38, которые были построены с предположением, что цены остаются постоянными, то заметите, что основной эффект от повышения цены — увеличение запаса капитала перед тем, как система прекратит свою деятельность.

Точно так же ведут себя системы в тех случаях, когда цена не повышается, но новые технологии удешевляют производство. Именно это и произошло, например, когда стали применять новые методы восстановления давления в нефтяных скважинах, обогащения железной руды с малым содержанием целевых компонентов из ранее считавшихся истощенными шахт, а также извлечения золота и серебра из отходов руд с использованием цианидов.

Все мы знаем, что отдельно взятые шахты, месторождения полезных ископаемых и водоносные пласты могут истощаться. Множество опустевших шахтерских городков и нефтяных месторождений, встречающихся по всему миру, подтверждает, что поведение систем именно такое, как описано выше. Компании по добыче ресурсов также понимают эту динамику. Задолго до истощения ресурса, приводящего к неэффективности работы капитала, компании корректируют потоки инвестиций так, чтобы обнаружить и разработать другой источник ресурса. Однако если мы видим, что существуют локальные ограничения, не могут ли со временем появиться и ограничения глобальные?

Задумайтесь над этим вопросом или поспорьте с человеком, имеющим противоположную точку зрения. Я лишь хочу сделать акцент на том, что для любой динамики процесса истощения невозобновляемых ресурсов характерно следующее: чем больше таких ресурсов, тем больше будет найдено новых месторождений, тем дольше усиливающий цикл будет доминировать над балансирующим, тем больше будет производственный капитал, тем выше темп добычи и тем раньше, быстрее и резче будет экономический спад после достижения максимального объема производства.

Конечно, если только экономика не перейдет полностью на возобновляемые источники ресурсов.

Возобновляемый запас, ограниченный возобновляемым запасом: экономика рыболовецкой отрасли

Предположим, что система капитала рыболовецкой отрасли аналогична той, что мы рассматривали ранее, но с одним исключением: в системе есть входящий поток, пополняющий запасы ресурса. Возобновляемый ресурс в этом случае рыба, а производственный капитал — рыболовецкие суда. В других системах в роли ресурсов и капитала окажутся, например, деревья и лесопилки, пастбища и скот. Возобновляемые ресурсы, такие как рыба, деревья или трава, восстанавливаются сами в соответствии с усиливающим циклом обратной связи. Однако возобновляемые ресурсы, не относящиеся к живой природе, такие как ветер и вода в реке, восстанавливаются не в результате воздействия усиливающего цикла, а за счет устойчивого входящего потока, пополняющего запасы ресурса независимо от их текущего состояния. Такая же структура «системы возобновляемого запаса» наблюдается во время развития эпидемии простудных заболеваний. Продажа товара, необходимого потребителям на регулярной основе, обычно также отражает процесс, типичный для системы возобновляемого запаса: запас потенциальных покупателей постоянно восстанавливается. Подобным образом происходит нашествие насекомых, уничтожающих растения частично, а не полностью; растение может восстановиться, и тогда насекомое съест еще больше. Во всех этих случаях входящий поток восстанавливает запасы ресурса (рис. 42).

В качестве примера системы с возобновляемым запасом мы будем рассматривать рыбный промысел. Снова допустим, что срок службы капитала равен двадцати годам, а капитал компании будет расти, по возможности, на 5% в год. Как и в случае с невозобновляемым ресурсом, предположим, что по мере того, как объем ресурса уменьшается (рыба встречается реже), его добыча становится сложнее и дороже. Необходимы более крупные суда, способные проходить более дальние расстояния и оборудованные гидролокаторами для обнаружения косяков рыбы. Либо нужны гигантские, многокилометровые сети. Либо необходимы бортовые холодильники, чтобы можно было доставлять рыбу, заготовленную во время более длительных походов. Все это требует вложений капитала.

Скорость восстановления рыбных запасов непостоянна, она зависит от количества рыбы в конкретной области — а точнее, от плотности скопления рыб (то есть их количества на кубометр). Если плотность слишком высокая, то темпы возобновления близятся к нулю из-за ограничений в доступности питания и в среде обитания. Когда плотность снижается, начинается ее восстановление, которое происходит ускоренными темпами, поскольку в экосистеме увеличивается объем свободного пространства и большее количество питательных веществ становится доступным. Но в какой-то момент темпы роста рыбной популяции достигают своего максимума. Если продолжить истощать запасы рыбы, то ее популяция будет расти все медленнее и медленнее. Если плотность скопления рыб станет низкой, их воспроизводство снизится, либо потому, что отдельные представители вида не смогут найти друг друга, либо из-за того, что экологическую нишу занял какой-то другой биологический вид.

В этой упрощенной модели системы рыболовецкой отрасли прослеживаются три нелинейные зависимости: от цены (чем меньше рыбы, тем ее добыча дороже); скорости восстановления (если популяция рыбы мала, она медленно восстанавливается, как и в случае с чрезмерно большой популяцией) и величины добычи на единицу капитала (эффективность технологий и способов рыбной ловли).

Такая система показывает разные типы поведения. Один из них графически представлен на рисунке 43.

Как следует из графиков, приведенных на рисунке 43, сначала капитал и объемы улова растут экспоненциально. Сокращается популяция рыбы (запас ресурса), но это стимулирует скорость ее восстановления. На протяжении десятилетий ресурс может поддерживать экспоненциальный рост улова. Со временем объемы добычи увеличиваются, а популяция рыбы снижается настолько, что рыбная ловля становится экономически нецелесообразной. Балансирующий цикл обратной связи, проявляющийся в уменьшении объема выловленной рыбы и, как следствие, в снижении прибыли, вскоре приведет к тому, что объем инвестиций в производственный капитал также уменьшится, что, в свою очередь, обеспечит условия, при которых количество рыболовецких судов станет соответствовать текущим запасам рыбы. Флот не может расти бесконечно, но у него получится сколь угодно долго поддерживать улов на высоком и стабильном уровне.

Даже незначительное изменение в силе влияния балансирующего цикла обратной связи на объем добычи на единицу капитала может приводить к удивительным последствиям. Предположим, что рыболовецкая компания пытается повысить улов, применяя новые технологии (например, гидролокаторы для поиска истощенных запасов рыбы). В этом случае снижение величины популяции будет происходить быстрее, но возможность поддерживать тот же уровень улова будет сохраняться более длительное время (рис. 44).

Приведенные на рисунке 44 графики показывают, как работает прин­цип рычага там, где его наличие только во вред! Применение новых технологий добычи рыбы, которые, по идее, должны увеличить улов, приводит систему к нестабильности. Начинаются колебания.

При совершенствовании технологий лов рыбы с приемлемой рентабельностью будет возможен даже при очень низкой плотности ее популяции. В результате как рыба, так и рыболовецкая отрасль окажутся на грани исчезновения. Море превратится в морскую «пустыню». Такой подход, несмотря на видимую практичность, приведет к тому, что запасы рыбы станут невозобновляемым ресурсом. Развитие такого сценария иллюстрируют графики на рисунке 45.

Во многих экономических системах, основанных на реально существующих возобновляемых ресурсах, — в отличие от приведенной выше сильно упрощенной модели — даже очень малая оставшаяся часть популяции способна восстановиться и увеличить свою численность, если нет вложений капитала в ее добычу и ловля прекращается. А через несколько десятилетий вся последовательность событий повторится. Очень долгосрочные циклы восстановления возобновляемых ресурсов, подобные описанным, наблюдаются, например, в деревообрабатывающей индустрии Новой Англии. Ресурсы леса сейчас находятся на третьем этапе цикла, состоящего из развития, чрезмерного потребления ресурса, упадка отрасли и постепенного восстановления ресурса. Но восстановиться может далеко не каждая популяция. Чем выше уровень развития технологий и эффективность добычи, тем больше вероятность, что популяция окажется на грани вымирания.

Невозобновляемые ресурсы ограничены объемами запасов. Весь объем запасов доступен для единовременного использования, их можно добывать любыми темпами (ограниченными разве что величиной капитала добывающей отрасли). Но поскольку запас не возобновляется, то чем выше скорость добычи, тем короче срок службы месторождения ресурса

Продолжит ли существование реальная система возобновляемых ресурсов, зависит от того, что происходило в ней на последней стадии добычи ресурса. Когда популяция рыбы очень мала, она становится особенно уязвимой. Загрязнения, штормы, недостаток генетического разнообразия — все это подвергает ее риску уничтожения. На восстановление лесов или пастбищ влияет эрозия обнажившейся почвы. Практически пустую экологическую нишу могут занять представители конкурирующих видов. Но возможно и восстановление ресурсов.

Возобновляемые ресурсы ограничены скоростью восстановления. Их извлечение может длиться сколь угодно долго, но только в том случае, если скорость добычи не выше скорости восстановления. Если добыча ресурса происходит быстрее, чем его восстановление, со временем он достигнет предела и превратится в невозобновляемый ресурс

Можно выделить три схемы возможного поведения системы возобновляемых ресурсов:

• Выход за пределы с последующим возвратом к устойчивому равновесию.
• Выход за пределы равновесия, за которым следуют колебания вблизи равновесного значения.
• Выход за пределы с последующим исчезновением и ресурса, и отрасли, от него зависимой.

Какой из вариантов реализуется, зависит от двух факторов. Первый — предельное значение, при достижении которого полностью пропадает способность популяции к восстановлению. Второй — насколько быстро и эффективно балансирующий цикл обратной связи способен замедлять рост капитала по мере истощения ресурса. Если обратная связь срабатывает достаточно быстро и не дает растущему капиталу достигнуть точки невозврата, вся система плавно приходит к равновесию. Если балансирующий цикл обратной связи срабатывает не сразу и менее эффективен, начинаются колебания. Если балансирующий цикл обратной связи слишком слаб и капитал продолжает расти даже при уменьшении ресурса, последний истощится настолько, что потеряет способность к возобновлению. Тогда и ресурс, и отрасль придут в упадок­.

Каким бы ни был ресурс — возобновляемым или невозобновляемым, — его запасы не могут увеличиваться вечно. Оба вида ресурсов накладывают свои ограничения, имеющие совершенно разный характер. И связано это с различным поведением запасов и потоков.

Сложность в том, чтобы определить, какие именно структуры системы способны вести себя подобным образом и при каких условиях это происходит, а также там, где это возможно, изменить структуры и условия для снижения вероятности деструктивного поведения и обеспечения возможности благоприятного исхода.

Отправить