Работа с моделью World3-91 в преподавании охраны природы
В преподавании охраны природы есть затруднение: просто слова не воспримут всерьёз, ибо слишком часто вокруг она вырождается в пустую говорильню. В такой атмосфере цель природоохранных усилий — устойчивое развитие — воспринимается как политический лозунг и не более того. Учащиеся не чувствуют стоящую за этим реальность, а когда им рассказывают, эти слова не воспринимают всерьёз, даже подкреплённые научными исследованиями. Этот дефект ликвидируется самостоятельной работой учащихся с моделью пределов роста Донеллы и Денниса Медоузов «Мир-3» (World3-91).
Управляя ей, они “спасают” компьютерное человечество от глобального экологического кризиса, и чувствуют непосредственно, что экологически устойчивое развитие — не миф или лозунг, а практически достижимая вещь, понимают те взаимные сочетания разных характеристик модели, которые нужно поменять чтобы прийти к устойчивости из нынешнего состояния. Работа с World3-91 позволяет понять, насколько усложняют задачу развитие в геометрической прогрессии всех процессов, которые модель обрабатывает модель и выдаёт как прогноз — и относящихся к производству/потреблению/воспроизводству человеческой популяции, и относящихся к «производимому» экологическому ущербу — разрушению пределов, истощению ресурсов, переполнению стоков.
Чем позже год, с которого начинает работу сценарий, созданный обучающимися для «движения к экоустойчивости», тем труднее достичь последней. Я обычно предлагаю текущий год и 2010 г., чтобы ясней показать, что главный невозобновимый ресурс в решении природоохранных проблем — это время на принятие решений и оно во многом упущено (хотя поворот к устойчивому развитию будет возможен ещё 30-40 лет — но не более).
Параметры, изменяемые студентами, имеют очевидные параллели в сегодняшней идеологической борьбе, направленной на выбор лучших руководящих идей для развития стран и народов: с одной стороны, наиболее научных, с другой — долговременно благоприятной для большинства. Модель позволяет обсуждать выбор направления развития, а для него – наилучшего сочетания базовых идеологий (социализм, либерализм, прогрессизм vs консерватизм) спокойно, в неразжигательных технических терминах. История создания модели, её научное значение, оправдавшийся прогноз мировой динамики на основе моделируемых в World3 причинно-следственных связей между разными секторами мирового хозяйства, двусторонне эксплуатирующего биосферу (потреблением ресурсов на входе и выбросом загрязнений на выходе, первые биосфера «вынуждена» производить и/или восстанавливать после перепромысла, вторые же — очищать) описаны в книге «Глобальный экологический кризис. Биологические основы, имитационные модели, социальные приложения» (М.: изд-во URSS, 2017, глава 2).
Область аппроксимации модели — причинно-следственные связи межу разными секторами мировой экономики, существовавшие и действовавшие в 1900-1990 гг. (в предположении что вся она рыночная, со свободой предпринимательства, без учёта системы социализма, в 1950-1980е гг. давшей треть мирового ВВП, но лишь 18% загрязнений). Область прогноза — 1990-2100 гг., внесённые обучающимися изменения параметров действуют с 1995 г. (можно поставить и позже), т. е. развитие инерционно.
На лекциях им рассказывается, что при стандартном сценарии работы модели после быстрого подъёма происходит глубокий спад – коллапс, со сбрасыванием всей урбанистической и промышленной инфраструктуры системы. Если крайним временем моделирования поставить 2200 г., а не 2100 г., производство продуктов питания с населением восстановится, а всё относящееся к этой сфере – нет (рис.1). Причина в экологическом кризисе, связанном с тем, что загрязнения в системе накапливаются быстрее, чем моделируемая популяция их успевает очищать, и кроме негативного влияния на здоровье людей их накопление сперва медленно, а затем всё быстрее сокращает невозобновимый ресурс – с/х земли, необходимые для производства продуктов питания.
Инструкция по работе с моделью, включая рассказ и показ преподавателя, как и чем можно управлять, представлен в сообществе лекционного курса «Охрана окружающей среды», читающегося автором на Биологическом ф-те МГУ с 2006 г., см. https://vk.com/wall-139717607_2036 Задача студентов: меняя 13 параметров модели, уйти от кризисного развития, «нащупав» то сочетание параметров, при которых модель стабилизируется, достигая нулевого роста (рис.2). Это и есть искомое экологически устойчивое развитие: после подъёма все кривые выходят на плато без снижения, т.е. без потери результатов предшествующего развития. Это касается как кривых валовой производительности моделируемой социально-экономической системы (выпуск промышленной продукции, население, запас минеральных ресурсов, производство продуктов питания, уровень загрязнений) так и кривых динамики качества жизни (душевое производство продуктов питания, промтоваров, услуг + продолжительность жизни).
Эти параметры следующие:
1. Можно изменить обилие ресурсов, доступных мировой экономике.
2. Можно изменить степень совершенства технологий очистки загрязнений.
3. Можно изменить количество вложений в повышение урожайности.
4. Можно изменить интенсивность внедрения почвосберегающих способов земледелия и противоэрозионных технологий.
5. Можно менять интенсивность вложений в повышение плодородия почв.
6. Можно менять эффективность использования ресурсов в «мировой экономике».
7. Можно изменять время технологической задержки — сколько лет проходит от открытия до внедрения новых технологий.
8. Можно изменять охват населения практикой планирования семьи.
9. Можно изменять уровень потребления в популяции (сколько $/мес. уходит на промтовары).
10. Можно изменить время жизни индустриального капитала (по скольку лет служат машины, станки, оборудование).
11. Можно сделать распределение производимой пищи более справедливым.
12. Можно изменить темпы роста производства услуг, сопровождающего рост производства товаров.
13. Задайте год, в котором созданный Вами сценарий начнёт осуществляться (в пределах от 1975 до 2020 года).
Хорошо видно, что они делятся на 3 класса. Первый (№1, 9, 12) это параметры богатства. Увеличивая их, мы даём компьютерной популяции больше или меньше минеральных ресурсов, денег, или услуг, чтобы люди свои проблемы решили сами, в том числе экологические (в меру их поступления, выраженного графиками на рисунках). Второй включает больше всего параметров (№№2-6, 8-9, 11).
Все они связаны с пониманием, что предшествующее развитие (показанное кривыми «на подъёме) даёт компьютерной популяции не только богатство, материальные блага сейчас, но и экологические проблемы, ныне потенциальные, но гарантированно реализующиеся в будущем, вроде последствий загрязнения и эрозии почвы. Поэтому разумно и необходимо заблаговременно принять меры для купирования данных рисков: не потреблять всё богатство, созданное экономикой к году Х (включая вложения капитала в новые производства), а «отщипнуть» от него некую долю Y, чтобы направить её на решение будущих экологических проблем Z.
Студенческие обсуждения касаются в основном величины этой доли, или какие проблемы первостепенны, какие же подождут. Эти параметры связаны с идеологией социализма: потребление, заработки и инвестиции индивидов ограничиваются ради перенаправления части богатства на решение общих проблем, ради долговременного выигрыша, такого рода плановые усилия всего общества делают среднего индивида сильно здоровей и богаче, чем если бы он сам себе обеспечивает качество жизни, в конкуренции с другими такими же. Наконец, изменения параметров №7, №10 ускоряют развитие всех технологий (как разрушительных для природы, так и задействованных в её восстановлении) или замедляют его; они связаны с идеологией прогрессизма vs консерватизма.
«Нащупывание» происходит вслепую, однако направленно (как действует биологическая эволюция – мелкие изменения и отбор). Учащиеся обдумывают и обсуждают совместно, какую комбинацию изменений параметров модели применить, учитывая систему лежащих в её основе причинно-следственных связей, о которых рассказывалось на лекциях (и в названной книге). Самый важный момент: это групповая работа, коллективное обсуждение важно, «придёт» группа к устойчивому развитию или нет за разумное время работы с моделью (1,5-2 ч), определяется именно характером взаимодействия в группе. Около 80% групп с задачей вполне справляются. См.рис.3 с очень разными сценариями; они собраны в сообществе лекционного курса «Охрана окружающей среды», читаемого на биофаке МГУ (например, https://vk.com/wall-139717607_1687; https://vk.com/wall-139717607_2225; https://vk.com/wall-139717607_2192 ).
Обсудив и выбрав искомую комбинацию изменений (какие параметры и насколько надо менять), учащиеся её «прогоняют», запуская модель, и смотрят графики на выходе – насколько полученный результат близок к искомому варианту нулевого роста. Затем они думают над следующими изменениями, обсуждают их с учётом «плодов» уже сделанных и т. д. пока не получится. Созданные ими сценарии очень различны, в каждом отдельном случае они отражают равнодействующую политических взглядов студентов: как они складываются в результирующее мнение группы, определяющее какие параметры будущего сценария можно и нужно менять, а какие трогать нельзя ни за что.
Действительно, за политическими пристрастиями стоят разные мировоззрения, делящие вещи и взаимодействия общественной жизни на императивные, священные и неприкосновенные, так что трогать нельзя, они должны развиваться «естественно» (права собственности и свобода предпринимательства для либерализма, бесплатное образование и медицина, предельно дешёвые еда и жильё для социализма и пр.), и служебные, гибкие, которые можно и нужно менять для решения тех или иных практических задач, встающих перед обществом.
Однако способность подавляющего большинства групп прийти к экоустойчивости при работе с моделью показывает возможность разных путей к этому спасительному для нас будущему, основывающихся на очень разных идеологиях (точнее, на разных сочетаниях базовых идеологий, общих для всего человечества). Это ещё один важный результат самостоятельной работы с моделью.
