Системный анализ и моделирование БПГП

ЛЕКЦИЯ № 10

Мир достаточно велик, чтобы

удовлетворить нужды любого

человека, но слишком мал, чтобы

удовлетворить людскую жадность.

Махатма Ганди

 

Всеобщее единство природы,

и нас в ней, нашло отражение

в понятии системности всего сущего.

Ф.П. Тарасенко

В наше время многие аварии и природные катастрофы – от столкновения кометы Шумейкера-Леви с Юпитером до Чернобыльской аварии – представляют целый ряд явлений, эффектов, механизмов, ранее неизвестных науке. Это подчеркивает принципиальный методический момент – для многих БПГП полномасштабный натурный эксперимент принципиально невозможен. И другой момент – геологическая среда, техносфера, социум, экономика представляют собой уникальные, необратимо развивающиеся системы.

Коренные изменения в стратегии прогнозировании и предупреждении БПГП, происходящие сейчас, делают актуальной воспитания специалистов, способных на базе системного анализа (СА), развивать физическое, функционально- динамические и компьютерное моделирование. О моделировании, в принципе, в геологии и геоэкологии говорят давно, начиная с внедрения методов построения карт территорий. Теперь для решения проблем БПГП этого метода моделирования недостаточно, требуется построение более сложных моделей. Главным подходом к исследованию сложных объектов признан системный анализ. Практической реализацией системного анализа стал структурный системный анализ (ССА). С помощью ССА ставятся следующие задачи:

-описать существующее положение компонентов сложной системы, т. е. построить так называемую модель системы «как есть» (as-is);

-предложить новые решения по созданию устойчивой структуры системы, т.е. создать модель «как должно быть» (to be).При этом сложная система как бы переводится на качественно более высокий уровень прямых и обратных связей. При этом создается организационная структура для поддержки выполнения цели, а также разрабатывается информационная система (ИС) достижения поставленной цели.

Моделирование, по большому счету, находится в сфере теоретической геологии, оно невозможно без определенной доли абстракции, неразрывно связано с математическим описанием, с созданием особого математического аппарата, программ, приемлемых для выражения пространственных и временных закономерностей динамики развития БПГП, их предсказания и прогнозирования. Природные объекты должны изучаться в поле с помощью прямых и дистанционных методов, а их моделирование – на основе имитационного моделирования.

Методы ССА основаны пока на следующих принципах, позволяющих преодолеть сложности в процессе описания систем:

-расчленение систем на части из «черных ящиков»;

-иерархическая организация полученных черных ящиков»;

-использование графических средств.

Удобство использования кибернетического принципа «черного ящика» заключается в том, что нет необходимости знать, как работает эта часть системы, представляемая «черным ящиком». Следует лишь определить его входы и выходы, а также его назначение, т.е. функцию, которую он выполняет (что делает).

Такое дробление должно удовлетворять следующим критериям:

-каждый «черный ящик» реализует единственную функцию  в системе;

-связь между «черными ящиками» вводится только при наличии связи между соответствующими функциями сложной системы.

Перед моделированием стоит пока много перспективных задач, но они будут решены, т.к. пора модель вводить в практику инженерной и исследовательской работы, причастных, в первую очередь, к изучению БПГП.

Как показано в предыдущей лекции, ноосферное мировоззрение является стратегическим, по сути. Но пока общественное сознание, лишенное стратегического предвидения, не способно заглянуть за горизонт, довольствуется тактическим мышлением в рамках требований «хлеба и зрелищ». С принятием мировым сообществом концепции устойчивого развития появляется возможность преодоления консервативности такого мышления. Путь этот очень сложный, но ради сохранения человека необходимо сознательно отказаться от идеи, что «история учит только тому, что она ничему не учит». И начать ускоренное движение к новому интеллекту и миропониманию с позиции постклассического рационализма и ноосферного образования, т.е. современных научных знаний о глобальном кризисе, вырабатываемых в системе «биосфера – техносфера - ноосфера». В лекции 1 уже говорилось, что «жребий брошен». С позиции синергетики на старте по этому тренду вполне логично иметь «печку» в виде точки бифуркации - W, поскольку каждый новый иерархический уровень в системе обязан процессу бифуркации. В результате параметры стабилизации диссипативной системы делятся на два варианта. Реальные духовные блага и качество жизненной среды (пунктирная кривая линия) после перехода на новый качественный уровень растут вверх, повышают устойчивость системы, как бы компенсируя относительную убыль (заметно эволюционирующих) материальных благ (сплошная линия).

 

 

Рисунок 10.1. – Общественное осознание глобального экологического кризиса в точке бифуркации - W.

НЦ – предполагаемый ноосферный центр, возглавляющий иерархическую систему управления.

 

При моделировании большой интерес вызывают результаты применения сингулярной концепции, учитывающей ускоряющийся рост народонаселения, развития общества и потребления природных ресурсов. В сингулярных токах человека ожидает переход в новых условиях стабильности системы в новое качественное состояние, что пока мало предсказуемо (лекция 5.2).

В итоге, в 40-50 годах ХХ в. на основе идей о единстве мира начинает возникать общая теория систем в помощь людям для преодоления недостатков узкой специализации, создания междисциплинарных связей и формирования системного мышления. А сейчас системный анализ превращается в меж- и наддисциплинарный курс, обобщающий методологию и методы исследования сложных природно-технических и других систем. В связи с этим, можно говорить о том, что развиваются два четко выраженных направления: 1) теоретический системный анализ (А.И. Уемов, М.В. Блауберг, Э.Г. Юдин, Ю.А. Урманцев), превратившийся в концептуальную и научную базу единой методологии. 2) прикладной системный анализ как метод для анализа, проектирования и управления бизнеса, организаций, стремящихся к достижению наибольшей эффективности, несмотря на наличие у компонентов противоречивых стремлений (Дж. Ван Гиг, Р. Эшби, Р. Акофф, Ф. Эмери, С. Бир, Ф П. Тарасенко и др.). Особый интерес к системным представлениям проявляется как средству при постановке задач с большой неопределенностью.

Ускоренный рост природных и техногенных катастрофических событий и ущерба от них выдвинули для системного анализа актуальную задачу: прогнозирование и предупреждение природных и природно-техногенных стихийных бедствий, затрагивающих вероятность существования человека.

Особенно остро проблема природных ЧС для нашей страны, где аварийность и уровень безопасности производственных процессов в 5-10 раз (и более) ниже передового зарубежного. А безопасность, включая пожарную, автомобильного транспорта уступает зарубежному уровню примерно на два порядка или в 5 раз в пересчете на один автомобиль. Анализ современных опасных инцидентов, происшествий и катастроф доказали актуальность рассматриваемой проблемы. Это послужило отправным моментом для разработки количественных методов анализа и оценки безопасности на основе построения структурных схем надежности и «дерева происшествий» в основных сферах жизнедеятельности. Далее началась разработка общей теории безопасности, воспитание нужных профессионалов в науке и образовании.