Форрестер (Forrester) Джей

Американский ученый, профессор Массачусетсского технологического института (МТИ), создатель системной динамики – теоретического фундамента глобального моделирования.

В 1969 г. Форрестер и его сотрудники в ответ на предложение Римского клуба разработать модель глобального развития представили модель World-2 (W-2), которая построена на принципах системной динамики – метода изучения сложных систем с нелинейными обратными связями, разрабатывавшегося в МТИ c начала 1960-х гг.

Основываясь на разработанных к началу 1950-х гг. теории информационных систем с обратной связью, исследованиях механизмов принятия решений, экспериментальном моделировании сложных процессов, используя компьютерыкак средство имитации реальных процессов с помощью математических моделей, Форрестер создал новый тип моделей – имитационные модели, сочетающие преимущества математических и аналоговых моделей. По мысли Форрестера, промышленное предприятие, современный город, мир в целом являются сложными системами, отношения


между элементами, которых существенно нелинейны и не могут быть описаны линейными функциями, к ним не может быть применен аналитический аппарат математики, приспособленный к исследованию линейных зависимостей простых систем. Форрестер подчеркивает, что процессы, происходящие в сложных системах, не допускают точного однозначного описания, так как они не жестко детерминированы, стохастичны. Элементы сложных систем влияют друг на друга, порождая множество положительных и отрицательных контуров обратной связи. Состояние любого элемента в данный момент времени определяется не только всем множеством взаимосвязей других элементов, но и всей историей существования системы. Части сложной системы являются в свою очередь системами меньшего порядка сложности. Форрестер отмечает, что для сложной системы, ее частей и элементов характерно состояние устойчивого равновесия. По своему поведению сложная система контринтуитивна. Элемент сложной системы не изменяется непосредственно в результате какого-либо локального воздействия. Изменение элемента происходит, когда ряд воздействий в течение определенного временного интервала достигает критического уровня. Когда критический уровень близок, даже ничтожное давление на систему способно повлечь ее коренное преобразование.

Базовыми понятиями имитационного моделирования являются понятия уровня и темпа. Понятие «уровень» отражает взаимосвязь между дискретностью значений и непрерывностью их накопления и близко по содержанию к понятию фазовых координат, которое используется в схеме построения формализованных моделей динамических процессов. Понятие «темп» акцентирует внимание на динамике сложных систем, характеризуя отношение первой производной (чаще по параметру времени) к исходной функции (например, ускорения к скорости). Для обозначения временного интервала, необходимого, чтобы изменение уровней вызвало изменение темпов, Форрестер вводит термин «задержка» («запаздывание»). Он полагает, что для описания динамической системы следует провести анализ зависимости темпов от уровней, построить систему причинно-следственных связей. Имитационные методы не столь изящны и лаконичны, как математические, но, по мнению Форрестера, они обладают большей эвристической силой, поскольку содержательная модель способна проникать на глубинные сущностные уровни сложной системы. Имитационная модель в отличие от математической не нуждается в существенной перестройке своих блоков, когда происходит вмешательство в ее работу на каком-либо из этапов моделирования (перестройка, вставка, замена или устранение блоков). Структура имитационной модели не зависит от точности исходных данных и характера используемых переменных. Имитационная модель идеально соответствует специфике применения системного анализа к исследованию сложных систем. Модель обладает высокой степенью общности. Чтобы получить конкретные результаты, необходимо четко определить исходные теоретические предпосылки, на которых она создается. Вклад Форрестера в глобальное моделирование заключается в том, что, несмотря на конкретный тип социальной системы, описываемый его моделью (отдельное промышленное предприятие или целый город), за основными полученными частными результатами прослеживаются общие закономерности. Чем проще, прозрачнее структура модели, тем фундаментальнее закономерности, которые учтены при ее создании. Этим определяются достоверность и общность результатов.

Системная динамика представляет собой инструмент, позволяющий специалистам конкретных областей знания, не имеющим специальной подготовки в области теории управления и теории сложных систем, успешно строить модели интересующих их процессов и с их помощью глубже понимать качественное поведение сложных систем. Форрестер подчеркивает, что моделирование не может применяться как метод предсказаний определенных событий в определенный момент времени либо служить гарантией правильности решения. Оно лишь помогает лучше понять процесс управления и принять успешные решения, однако не гарантирует их безусловную правильность. В то же время для работ Форрестера характерна неоправданная абсолютизация моделирования как универсального метода познания. Форрестер игнорирует специфику методов экстраполяции, аналогии, эксперимента, рассматривая их как частные случаи моделирования.

Социальные системы, по мнению Форрестера, также принадлежат к классу сложных контринтуи- тивных нелинейных систем с многочисленными контурами обратной связи. Человек не может постичь того, как функционируют социальные системы, или четко проследить всевозможные последствия, вытекающие из неполной, смутной, неточно сформулированной мыслительной модели. Бесплодны, подчеркивает Форрестер, любые попытки традиционного теоретического осмысления и практического решения насущных проблем выходящей из-под контроля цивилизации. Форрестер развивает идею У.Р. Эшби о необходимости использования кибернетического усилителя мыслительных способностей человека при анализе указанных процессов.

В работе «Мировая динамика» (1971) Форрестер предлагает предварительную, методическую модель мира. Мир представляется им как единое целое, сложная система различных, взаимосвязанных уровней (шести фазовых переменных) – населения, времени, фондов в промышленности, фондов в сельском хозяйстве, природных ресурсов, загрязнения окружающей среды. При этом абсолютными величинами являются численность населения и время. В «Мировой динамике» Форрестер формулирует основные идеи теории «пределов роста». Упрощенно отображая реальную экономическую ситуацию, Форрестер предлагает модель не экономического развития, а экстенсивного роста. Эксперименты с этой моделью позволяют ему сделать вывод о том, что экстенсивный рост не может продолжаться бесконечно, так как имеет «физические пределы» и противоречив по своему характеру. Природные ресурсы не могут возрастать, площади пригодных для сельскохозяйственной обработки земель ограниченны; урожайность, экономия сырья и материалов возрастают в арифметической прогрессии, в то время как население, потребление и загрязнение среды – в геометрической. Пик жизненного уровня был необратимо пройден человечеством в середине 1950-х гг., считает Форрестер. Если экспоненциальный рост основных параметров экономического организма сохранится, в середине XXI в. неизбежен кризис во взаимоотношениях общества и природы. Инерционность биосферных процессов до времени скрывает масштаб приближающегося кризиса. Форрестер определяет функционирование мировой системы как стихийный процесс и считает любое сознательное вмешательство фактором, дестабилизирующим устойчивость системы. Рассматривая альтернативы будущего развития человечества – деградация социума и среды, тотальная регламентация рождаемости, темпов потребления и производства, ставящие под сомнение саму возможность личной свободы, Форрестер выбирает иной вариант. По аналогии с эволюцией естественных популяций Форрестер видит разрешение сложившейся ситуации в самовыходе общества из кризиса в результате перехода на некоторый более высокий равновесный уровень. Главный вывод Форрестера состоит в необходимости согласования человеческой деятельности с возможностями биосферы. Равновесное функционирование общества может быть достигнуто путем стабилизации роста численности населения, при которой используются усовершенствованные механизмы планирования и новые технологии, компенсирующие загрязнение как искусственной, так и естественной самоочисткой среды.

Вклад Форрестера в научное познание заключается в создании модели, показывающей, что принципиально возможно перевести на язык формализованных моделей те вербальные модели, которые существуют в каждом исследовании, и получить количественные оценки там, где раньше использовались только качественные категории. Форрестер предлагает удобный и рациональный метод обработки экспертных оценок, препарирующий проблему до необходимой степени детализации и позволяющий обходиться без громоздких банков данных.

Все работы Форрестера посвящены сложным и слабо формализуемым проблемам и не только содержат попытку их количественной оценки, а представляют собой творческий интенсивный поиск альтернативных путей развития общества в рамках взаимосвязи экономических процессов с эволюцией общих экологических параметров. Исходные методологические принципы глобального моделирования, разработанные Форрестером, были положены в основу проектов Д. Медоуза, М. Месаровича и Э. Пестеля, латиноамериканского проекта А. Эрреры, проектов Я. Кайя, Х. Линнеманна, Я. Тинберге9 на, В. Леонтьева. Работы Форрестера существенно повлияли на характер научного мышления последних десятилетий XX в.

Н.В. Шуленина