Методологія системної динаміки Дж.Форрестера

1. Зміст методології аналізу системної динаміки за Дж.Форрестером

Системна динаміка – це потужна методологія і техніка комп’ютерного імітаційного моделювання для
позначення, розуміння та обговорення складних питань і проблем. Системна
динаміка була створена наприкінці 1950-х рр.. Дж. Форрестером в
Массачусетському технологічному інституті (МТІ).

Системо-динамічна
модель складається з набору абстрактних елементів, що представляють деякі характеристики
модельованої системи. Виділяються такі типи елементів:

• Рівні – характеризують накопичені значення величин усередині системи. Це можуть бути
  товари на складі, товари в дорозі, банківська готівку, виробничі площі,чисельність працюючих. Рівні представляють собою значення змінних, накопичені
  в результаті різниці між вхідними та вихідними потоками. На діаграмах
  зображуються прямокутниками.
• Потоки – швидкості зміни рівнів. Наприклад, потоки матеріалів, замовлень, грошових
  коштів, робочої сили, устаткування, інформації. Зображуються суцільними
  стрілками.
• Функції
  рішень (вентилі) – функції залежності потоків від рівнів. Функція
  рішення може мати форму простого рівняння, що визначає реакцію потоку на стан
  одного або двох рівнів. Наприклад, продуктивність транспортної системи може
  бути виражена кількістю товарів в дорозі (рівень) і константою (запізнювання
  на час транспортування). Зображуються двома трикутниками у вигляді метелика.
• Канали
  інформації, що з’єднують вентилі з рівнями. Зображуються штриховими
  стрілками.
• Лінії
  затримки (запізнювання) – служать для імітації затримки потоків.
  Характеризуються параметрами середнього запізнювання і типом несталої реакції.
  Другий параметр характеризує відгук елемента на зміну вхідного сигналу. Різні
  типи ліній затримки мають різний динамічний відгук.
• Допоміжні
  змінні – розташовуються в каналах інформації між рівнями і функціями
  рішень і визначають деяку функцію. Зображуються гуртком.

Перша доповідь Римському клубу

У 1972 році у Массачусетському технологічному інституті –
одному з найстаріших і найвідоміших навчальних закладів США – під керівництвом
спеціаліста в галузі системної динаміки Денніса Медоуза була підготовлена перша
доповідь для ”Римського клубу” – ”Межі зростання”. Медоуз використовував у
своєму дослідженні економіко-математичні моделі Джея Форрестера, професора
прикладної математики цього ж інституту.

Моделі давали грубу імітацію загальносвітового розвитку за
допомогою декількох глобальних категорій та у їх взаємозв’язку – населення,
капіталовкладення, використання невідновлюваних ресурсів, забруднення
середовища, продовольчі виробництва. Результати дослідження давали найпохмуріші
прогнози на майбутнє: через сімдесят п’ять років, свідчила доповідь, сировинні
ресурси будуть вичерпані, а брак продовольства стане катастрофічним, якщо
економічний розвиток не буде зведено до простого відтворення, а приріст
населення Землі не буде поставлений під жорсткий контроль. Висновки доповіді
одержали назву концепції ”нульового росту”.

Так, за оцінками групи Д.Форрестера, кам’яного вугілля мало
вистачити на 110 років, хрому – на 96, нафти – на 36, природного газу – на 24.
Подібних же висновків дійшли в 1976 р. експерти ЮНЕСКО. Саме з цього часу такі
вичерпні копалини, як мідь, олово, срібло отримали позначку
“стратегічні” і стали предметом особливої уваги розвинених країн в
країнах “третього світу”.

За висновком авторів доповіді, за умови збереження існуючих
тенденцій науково-технічного прогресу, неконтрольованих демографічних процесів,
забруднення середовища на людство в першій половині ХХІ ст. чекає глобальна
катастрофа. Висновок викликав шок і розгубленість у одних, недовіру – у інших.

Як шлях запобігання глобальній екологічній катастрофі
Д.Медоуз і Дж.Форрестер запропонували ідеї, що стали основою концепції
встановлення глобальної рівноваги між природою і людством. Такого стану можна
досягнути і підтримати, якщо не нарощувати виробництво і звести приріст
народонаселення до нуля. Ця концепція отримала назву концепції нульового
приросту.

Отже, концептуальні засади уявлень Римського клубу
орієнтують на певні соціоекономічні зміни в існуванні людства, що дозволило б
зберегти природу такою, якою вона є.

Модель М.Месаровича та Е.Пестеля

Модель Месаровича-Пестеля описує світ не просто як однорідне
ціле, а як систему взаємозалежних 10 регіонів, взаємодія між якими здійснюється
через експорт — імпорт і міграцію населення Регіон — це вже соціокультурний
параметр, підсистема в глобальній суспільній системі. І хоча він виділяється за
економічними і географічними критеріями, але з врахуванням деяких соціальних і
культурних характеристик: цінностей і норм співтовариства.

У моделі Месаровича-Пестеля передбачена можливість
управління розвитком. Тут можна зафіксувати такі елементи соціологічного
підходу, як мети організації, суб’єкт управління, що приймає рішення на основі
визначених цінностей і норм. Автори цієї моделі прийшли до висновку, що світу
загрожує не глобальна катастрофа, а ціла серія регіональних катастроф, що
почнуться значно раніше, ніж пророкували Форрестер і Медоуз. Концепції
“глобальної рівноваги” автори моделі “Світ-3” протиставили
концепцію “органічного зростання” чи диференційованого розвитку
різних елементів системи, коли в окремі періоди інтенсивне зростання одних
параметрів у визначених регіонах супроводжується органічним ростом в інші.
Однак ніякі глобальні моделі не змогли передбачити тих колосальних змін, що
відбулися в другій половині 80-х – початку 90-х у Східній Європі і на території
СРСР. Ці зміни істотно модифікували характер плину глобальних процесів,
оскільки вони означали припинення “холодної війни”, інтенсифікацію
процесу роззброєння, істотно вплинули на економічну і культурну взаємодію.

2. Моделювання світової динаміки. Моделі
Світ-2 та Світ-3

У 1970 році Дж. Форрестер був запрошений на зустріч
Римського клубу у Берні, Швейцарія.

Римський клуб – це організація, створена для вирішення
проблем, які члени клубу називають «кризами людства», тобто глобальних проблем,
які можуть коли-небудь виникнути в майбутньому через зростання населення і
споживання обмежених природних можливостей. На зустрічі в Берні Форрестера
запитали, чи може бути застосована системна динаміка для передбачення такого
роду проблем. І звичайно, він відповів, що може.

Повертаючись на літаку з Берна, вчений створив перший
чорновий варіант моделі системної динаміки світової соціально-економічної
системи. Він назвав цю модель «World 1» (Світ
1). Після повернення до США, Форрестер переробив модель для підготовки
візиту членів Римського клубу в МТІ. Нову модель він назвав «World 2», яку він
опублікував у свій книзі.

Після виходу книги «Світова динаміка», вона привернула
величезну увагу аудиторії. Модель «World 2» відображала важливі взаємозв’язки
між населенням, промисловістю, забрудненням, ресурсами і їжею. Модель
показувала колапс світової соціально-економічної системи в 21 столітті, якщо не
будуть прийняті певні кроки щодо зниження споживання природних ресурсів. Модель
була також використана для визначення змін в політиці, здатних стабілізувати
розвиток світової економіки в майбутньому.

Форрестер створив перші моделі “Світ-1 ” і
“Світ-2 “, які відбивали тенденції та взаємозв’язок 5 головних
змінних: населення, капіталу, ресурсів, забруднення навколишнього середовища і
виробництва продовольства. Модель Форрестера мала попередній характер і давала
лише загальні висновки.

У відповідь на популярність «Світової динаміки» Римський
клуб запропонував організувати поглиблене вивчення проблем людства за допомогою
системної динаміки. Хоча Форрестер тоді був запрошений, щоб продовжити свій
проект «Динаміка розвитку міста», але він відмовився брати в ньому участь. Але
запропонував своєму колишньому студенту Денису Медоуз провести це дослідження.
Модель, створена Медоузом була названа «World 3» за аналогією з попередніми і
була опублікована в його книзі «Межі зростання». Хоча модель «World 3» була
більш складною, ніж «World 2», вона демонструвала таку ж фундаментальну
поведінку і продовжувала основні ідеї свого попередника. Незважаючи на
подібності, книга «Межі зростання» стала навіть більш популярна, ніж «Світова
динаміка» Форрестера.

Загальні результати в цілому підтвердили попередні висновки
Форрестера. «У кількох словах це можна виразити так, – пише Печчеї (засновник
Римського клубу) – При збереженні нинішніх тенденцій до зростання в умовах
кінцевої за своїми масштабами планети вже наступні покоління людства досягнуть
меж демографічної та економічної експансії, що призведе систему в цілому до
неконтрольованої кризи і краху». І для того, щоб уникнути майбутню глобальну
катастрофу, на зміну традиційній парадигмі техніко-економічного зростання
повинна прийти парадигма «сталого розвитку».

У книзі «Межі зростання» Медоуз і його колеги висловлювали
надію на те, що людство візьме попереджувальні заходи з обмеження та
регулювання росту і переорієнтації його цілей, які дозволять уникнути
надмірного навантаження на навколишнє середовище і виходу за межі самопідтримки
Землі. Однак, на їхню думку, «чим далі, тим болючіше будуть ці зміни і тим
менше шансів залишатиметься на кінцевий успіх».

Однак радикальні ідеї, запропоновані в книзі «Межі
зростання», викликали вкрай неоднозначну реакцію: одні її захоплено вітали,інші піддали «немилосердним прокляттям».

Цілком передбачувано книга «Межі зростання» стала світовим
бестселером (з часом його перевели більш ніж на 35 мов). Натхнені успіхом своєї
першої книги, Денніс Медоуз і його соратники продовжили роботу над моделлю і
через двадцять років, в 1992 році, опублікували її сіквел, що отримав більш
ефектну назву, – «За межами зростання : глобальна катастрофа чи стабільне
майбутнє ».

Головний висновок другої книги був тривожним: вихід за межі
самопідтримки Землі більше ігнорувати не можна, оскільки це вже доведений факт:
у середині 1980- х «загальне навантаження на довкілля з боку людства перевищила
підтримуючу здатність планети»

Протягом останніх 20 років увагу Форрестера було сфокусовано
переважно на двох напрямках: 1) створення моделі системної динаміки для
економіки США і 2) розширення викладання системної динаміки, починаючи з
дитячих садків до університетів.

Форрестер розглядав свої минулі проекти як провідні до
створення нової економічної науки і новому фундаментальному розумінні принципів
роботи макроекономічних систем. Він вважав останній проект як критично важливий
не тільки для процвітання методу системної динаміки, але також для процвітання
всього людського суспільства.